DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DOS GASES IDEAIS

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Apresentação dos resultados:

Após inserir a quantidade precisa de magnésio no erlenmeyer que continha 5mL de ácido clorídrico, 6 molar, observou-se a imediata produção de gás e variação da temperatura da solução.

O gás produzido pela reação foi encaminhado através de uma mangueira até a proveta invertida dentro do béquer, expulsando a água de dentro da proveta devido a pressão exercida pelo gás ao ocupar o mesmo volume.

Somando os valores da pressão de vapor da água em função da temperatura, retirados de VIANA, com a pressão atmosférica chega-se a pressão exercida pelo volume de gás hidrogênio dentro do béquer. A pressão atmosférica de Montes Claros-MG é 1015hPa ou 101,5KPa. Fonte: Inpe

Já sabendo da equação 1 e a partir dos dados do experimento e dos valores da pressão do gás, obtemos os valores da constante dos gases representados na tabela 1.

Tabela 1: Valores obtidos durante o experimento

Número do experimento

Quantidade de magnésio ±0,001 (g)

Quantidade de magnésio

±0,02

(milimol)

Temperatura da água no béquer ±0,50(K)

Volume de gás desprendido da reação ±1(mL)

Pressão do gás dentro do béquer

± 0,4 (KPa)

Constante do gás

±0,077[pic 8]

1º

0,099

4,07

299,15

89

104,9

7,661

2º

0,098

4,03

300,15

90

105,6

7,814

3°

0,099

4,07

301,15

91

105,2

7,811

Discussão dos resultados:

Da reação química:

Se trata de uma reação exotérmica, na qual ocorre liberação de energia em forma de calor, por isso foi observado o aumento da temperatura ao segurar o recipiente.

A reação ocorrida no erlenmeyer entre o magnésio (Mg) e o ácido clorídrico (HCl) é uma reação de oxirredução, na qual o Mg, agente redutor, reduz o HCl formando H2(g) que é liberado no béquer invertido.

[pic 9]

No momento em que o gás começou a ser armazenado no béquer invertido, ele foi capaz de exercer pressão suficiente para expulsar a água que se encontrava lá. Isso ocorreu porque a pressão interna, ou pressão do gás, era maior do que a pressão atmosférica.

dgh + p(atm)= Ptotal (pressão de vapor do gás)

Da constante dos gases:

Segundo Atkins, 2011, a constante de proporcionalidade corresponde a 8,31447 Pa m³ K-1 mol-1. Todavia tal valor tem exatidão apenas para gases ideais ou gases reais em alta temperatura e baixa pressão.

Conforme pode ser observado, os valores experimentais apresentam discrepâncias quando comparado com a literatura. Isso aconteceu devido a dois fatores.

O primeiro fator é justificado pelo fato de que erros de medições são características aceitáveis de qualquer processo de medição. Uma vez que podem ser relacionados com: posição diferente ao observar o experimento, mais de um observador, equipamentos descalibrados, e outros motivos inerentes de cada experimento. Assim, a propagação de erros foi um dos motivos pelo qual o valor da constante foi discrepante.

O segundo fator, pode ser explicado pelo modelo matemático, equação de Clayperon, não atender as especificidades do problema. Uma vez que tal equação desconsidera as interações intermoleculares. Sendo válida apenas para gases ideais ou gases reais em alta temperatura e baixa pressão.

Pelo fato do gás do experimento ser um gás real e sujeito a condições ordinárias, uma outra equação deveria ter sido usada para modelar suas propriedades. Para esses casos é mais adequado o usoda equação de Van der Walls, que considera as interações de atração (a) e repulsão (b) entre as moléculas do gás, como mostrada abaixo:

[pic 10]

Com os dados dos fatores de atração e repulsão retirado da APOSTILA UFSM, aplicados à equação de Van der Walls rearranjada, encontrou-se um novo valor para a constante dos gases. Abaixo a equação de Van der Walls rearranjada:

[pic 11]

Sendo a=0,0248 Jm³mol-² e b= 2,66x10-5 m³mol-1, encontrou-se valores para R muito próximos aos obtidos nos experimentos. Como mostra a Tabela abaixo:

Tabela2: Valores da Constante R usando diferentes modelos matemáticos[pic 12]

Experimento

Clayperon

Van der Walls

1

7,661

7,656

2

7,814

7,809

3

7,811

7,806

Conclusão:

Após a análise, conclui-se que o experimento não foi satisfatório para se determinar o valor da constante, R, dos gases. Além disso, pode-se perceber que dois fatores levaram à desigualdade do valor da constante dos gases,