Físico Química 1

Físico Química 1

1. As propriedades dos gases

   • Gás perfeito
     • A lei do gás perfeito é uma lei limite válida no limite de uma pressão nula, resu :me as leis de Boyle, de Charles e o princípio de Avogadro.
       • Lei de Boyle: pV = cte, a n, T cte
         • Lei de Charles: V = cte x T, a n, p cte
           • p = cte x T, a n, V cte
             • Princípio de Avogadro: V = cte x n, a p, T cte
       • PV = nRT
     • DESVIOS DO COMPORTAMENTO IDEAL
       • O desvio de comportamento de um gás real, em relação ao de um gás ideal, pode ser expresso por meio de um fator empírico introduzido na equação dos gases ideais, chamado fator de compressibilidade Z (em função da T e P):
         • Z = P. V/ n. R. T = P. V/ (P.V)ideal = V real / V ideal
   • Gases reais
     • Os gases reais não obedecem exatamente à lei dos gases perfeitos, exceto no limite de p--> 0. Os desvios são particularmente importantes nas pressões elevadas e baixas temperaturas, especialmente quando o gás está a ponto de se condensar num líquido.
       • Modelo de van der Waals
         • p= RT/ Vm - b - a/ v.v (m)
       • Modelo de Redlich–Kwong
       • Modelo de Berthelot e modelo modificado de Berthelot
       • Modelo de Dieterici
       • Modelo de Clausius
       • Modelo virial
       • Modelo de Wohl

2. A segunda Lei

   • O objetivo desse assunto, é explicar a origem da espontaneidade das transformações físicas e químicas. Examinarmos dois processos simples e mostraremos que é possível definir, medir e usar uma propriedade, a entropia, na discussão quantitativa das transformações espontâneas. Apresenta também uma importante propriedade termodinâmica auxiliar, a energia de Gibbs.
   • Com esta propriedade, é possível exprimir a espontaneidade de um processo em termos exclusivos das propriedades do sistema. A energia de Gibbs também possibilita o cálculo do trabalho máximo diferente do de expansão, que se pode ter num processo. Vemos como deduzir expressões para a variação da energia de Gibbs com a temperatura e com a pressão, e também como formular expressões válidas para os gases reais.

3. A primeira Lei

   • Nesta parte, serão introduzidos alguns dos conceitos fundamentais da termodinâmica. O foco da exposição é a conservação da energia - a observação experimental de que a energia não pode ser destruída e nem criada  -  é mostra também,  como este princípio de conservação se aplica no acompanhamento das variações de energia nos processos físicos e químicos.
   • Neste assunto, é dedicado ao exame das formas pelas quais um sistema pode trocar energia com suas vizinhanças em termos do trabalho que ele pode efetuar, ou nele ser efetuado, ou do calor que ele pode desprender ou absorver. Um dos conceitos que vamos falar é sobre a entalpia, propriedades muito útil para realizar o balanço térmico de processos físicos e de reações químicas que ocorram a pressão constante.

4. Moléculas em movimento

   • Um dos tipos molecular mais simples de se descrever é o movimento caótico das moléculas de um gás perfeito. Vemos que uma teoria simples explica a pressão de um gás e a velocidade de migração das moléculas e da energia através dos gases. A mobilidade das moléculas é especialmente importante nos líquidos.
   • Outro tipo de movimento simples é o movimento essencialmente uniforme dos íons em solução na presença de um campo elétrico externo. Nesse modelo, as moléculas se deslocam em uma serie de pequenos passos, e com ele elucidamos muitas das propriedades dos processos de migração nos gases e nas fases condensadas.

5. Misturas Simples

   • Nessa parte, começa desenvolvendo o conceito de potencial químico a fim de mostrar que se trata de um caso particular de um grupo de propriedades denominadas grandezas parciais molares. Depois, a exposição mostra como o potencial químico de uma substância serve para descrever as propriedades físicas das misturas. O princípio fundamental subjacente em toda a exposição é igualdade do potencial químico de uma substância em todas as fases de um sistema em equilíbrio.
   • Vemos como,  com o apoio de duas observações experimentais, a lei de Raoult e a lei de Henry, se exprime o potencial químico em termos de fração molar de uma substância em uma mistura. Com este resultado, calculamos o efeito que o soluto exerce sobre certas propriedades termodinâmicas  de uma solução. Estas propriedades incluem o abaixamento da pressão de vapor do solvente, a elevação do ponto de ebulição do solvente, o abaixamento do ponto de congelamento do solvente e a origem da pressão osmótica.

6. Transformações Físicas de Substâncias Puras

   • A análise das transformações de fase de substância puras está entre as aplicações mais simples da termodinâmica à química. Vemos que um diagrama de gases é um mapa das pressões e temperaturas no qual cada uma das fases de uma substância é mais estável. O critério termodinâmico da estabilidade de uma fase nos permite deduzir um resultado muito geral, a regra das fases, que resume as restrições impostas sobre o equilíbrio entre as fases.
   • Tratamos então, da interpretação dos diagramas de fases obtidos empiricamente para algumas substâncias. Depois, vemos os fatores que determinam as posições e as formas das fronteiras entre as diferentes regiões de um diagrama de fase. Nessa parte, também é definido o potencial químico, uma propriedade termodinâmica de grande importância na discussão das transições de fase e no estudo das misturas é das reações químicas.