Lei do Avogadro

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Em física teórica, a Lei de Avogadro é um conjunto de leis matemáticas que trata da quantidade de matéria em gases a diferentes temperaturas. Sendo os gases extremamente expansíveis, suas moléculas ocupam todo o espaço disponível no recipiente que os contém. Assim, o volume do gás corresponde à capacidade do recipiente. [1]

A Hipótese de Avogadro, proposta em 1811 por Amedeo Avogadro, seria uma forma de expressar uma lei de conservação:

“Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de partículas [2]

”

Amedeo Avogadro (1776 – 1856) foi um importante químico e físico italiano. Nasceu em Turim, a 9 de agosto de 1776, e aí faleceu a 9 de julho de 1856. Formou-se em ciências jurídicas, mas apesar de haver praticado a advocacia por alguns anos, Avogadro era bastante interessado pela ciências, especialmente a Química.A importância dos trabalhos de Avogadro no ramo científico ficou manifestada na Lei de Avogadro, que tratava da quantidade de matéria em gases a diferentes temperaturas. Seria uma forma de expressar uma lei de conservação.

A lei de Avogadro elaborada em 1811 dizia que:

“...dois recipientes, de mesmo volume, contendo gases diferentes, à mesma temperatura e pressão, deveriam conter o mesmo número de moléculas...”

Mais tarde, Jean Baptiste Perrin, um professor de Físico-quimica conseguiu determinar o número de Avogadro. Ele conseguiu um valor entre 6,5x1023 e 7,2x1023 moléculas. Isto levou-o ao prêmio Nobel em 1926.

Mais tarde, o número de Avogadro foi determinado com mais precisão, chegando ao valor aceito hoje, que é de 6,022x1023 moléculas.

O volume de 22,4 litros, aproximadamente, contém 6,022x1023 moléculas de qualquer gás. Isto porque o espaço vazio entre as moléculas é muito maior que o tamanho das respectivas moléculas. Logo, uma variação no tamanho das moléculas acarretará uma variação desprezível no volume do gás, à uma temperatura ambiente, em torno de 300K e pressão de 1atm, que corresponde a 1,01x105Pa. Ou seja, o volume ocupado por qualquer gás nestas condições é aproximadamente igual

Imagemm

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Consequências da Lei de Avogadro[editar | editar código-fonte] A hipótese de Avogadro de que volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de partículas levaram à determinação da constante de Avogadro (6,02 x 1023)

Por exemplo, se enchermos um balão com gás Hélio (He), teremos o volume de 22,4 litros e 6,02 x 1023 moléculas de gás. Entretanto, se enchermos o mesmo balão até que ele ocupe o mesmo volume com outro gás, o hidrogênio (H2), por exemplo, teríamos a mesma quantidade de moléculas.

A mais significante consequência da Lei de Avogadro é que a constante dos gases tem o mesmo valor para todos os gases[4]. Isso significa que:qá

{\displaystyle {\frac {p_{1}\cdot V_{1}}{T_{1}\cdot n_{1}}}={\frac {p_{2}\cdot V_{2}}{T_{2}\cdot n_{2}}}=constante}

Onde:

p é a pressão do gás no recipiente

T é a temperatura em kelvin do gá

Esta lei está relacionada ao volume molar de gases (volume ocupado por um mol de qualquer gás, a uma determinada pressão e temperatura)

Considerando que o volume molar para qualquer gás seja de 22,4 L/mol, temos que a relação entre o volume e número de mol é constante:

V = KN

A equação expressa que 22,4 litros de qualquer gás possuem 6,02 x 1023 moléculas (condições de 1 atm e 0 °C). [3]

volume molar

Chama-se de Volume Molar ao volume ocupado por 1 mol de cada substância. Para sólidos e líquidos o volume molar depende, entre outras coisas, da natureza, da substância, mas para gases ele só dependerá das condições de temperatura e pressão, qualquer que seja a natureza do gás.

Nas condições normais de pressão e temperatura (p = 1 atm ou 760 mmHg e T= 0oC) o volume molar apresenta um valor constante igual a 22,4 litros que é, portanto, o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás nas referidas condições.

Volume molar é a razão entre o volume e a quantidade de matéria. Equivale ao volume ocupado por 1 mol de entidades elementares (átomos, moléculas, íons, grupos específicos, partículas, etc).

Valor verdadeiro convencional para o volume molar[editar | editar código-fonte] Atualmente o CODATA (CODATA, 2010)[1] recomenda para o volume molar de um gás ideal, os seguintes valores:

Nas CNTP (273,15 K; 101 325 Pa) = 22,413 968 ± 0,000 020 L mol−1

Nas CPTP (273,15 K; 100 000 Pa) = 22,710 953 ± 0,000 021 L mol−1

Este é o melhor valor estimado para o volume molar, conhecido também como valor verdadeiro convencional (de uma grandeza)[2]

O termo "volume molar" não se limita apenas ao volume ocupado por entidades elementares no estado gasoso, podendo se referir a entidades no estado sólido. Como exemplo, pode-se citar o volume molar do silício.[3]

O volume ocupado por um gás é diretamente proporcional à sua quantidade de moléculas (número de mol), considerando as mesmas condições de temperatura e pressão.

Imagem

Repare na ilustração acima, ambos os recipientes estão contidos com o mesmo gás e submetidos às mesmas condições de temperatura e pressão. Se diminuirmos o número de mol de 2 n para n, o volume também diminui: passa de2V para V.

Com isso concluímos que a relação entre volume e número de mol é constante:

V = K

n

Volume molar de gases: volume ocupado por um mol de qualquer gás, a uma determinada pressão e temperatura.

Volume molar = 22,4 L/mol

Esse valor é resultado de experimentos feitos em Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) – 1 atm e 273 K.

O volume molar segue a Hipótese de Avogadro, onde volumes iguais de diferentes gases, a uma mesma temperatura e pressão, possuem mesmo número de mols.