Propriedades dos gases

Propriedades dos gases

Com base na observação de vários fenômenos é possível elaborar um modelo científico, ou seja, uma representação do mundo real que nos permita compreender o comportamento dos gases e, de forma geral, da matéria, para isso é necessário o estudo das propriedades dos gases, comecemos com a compressibilidade.

Compressibilidade dos gases

Se você considerar que tanto a água quanto o ar são formados por partículas - no caso, moléculas-, você já tem aqui o esboço de um modelo científico, ou seja, uma representação da realidade. Imagine agora partículas sendo comprimidas. É possível comprimir mais as moléculas do gás porque há mais espaços vazios entre elas (veja um experimento sobre compressibilidade na sessãoExperimentos).

Isso nos leva à primeira conclusão:

As moléculas dos gases estão bastante afastadas uma das outras.

Usando esse modelo, podemos representar os três estados de agregação da matéria por partículas. No estado gasoso (A), elas estão muito afastadas. Nos estados sólido (C) e líquido (B) as partículas estão mais próximas umas das outras, sendo que, no primeiro, elas estão mais organizadas que no estado líquido. Com este modelo é possível explicar por que os líquidos e gases possuem formas variáveis, enquanto sólidos possuem forma fixa. Podemos ver esses três estados de agregação na figura abaixo:

Modelo representando os constituintes de um material em diferentes estados físicos:
A) No estado gasoso, esses constituintes possuem uma liberdade maior em relação aos outros estados físicos.
B) No estado líquido, esses constituintes estão muito próximos, mas de forma desorganizada.
C) No estado sólido, os constituintes se apresentam muito próximos.

 

Difusão dos gases

Já parou para pensar como é possível sentirmos o cheiro de um perfume?

Isso só é possível, porque as moléculas dos gases têm ampla liberdade de movimento. Essa propriedade explica o odor dos perfumes: as suas moléculas se espalham rapidamente pelo ar e sentimos o aroma porque alguma delas chegam ao nosso nariz. Isto porque, como as partículas de perfume derivam para fora do frasco, as moléculas de gás no ar colidem com as partículas e, gradualmente, distribuem por todo o ar. Difusão de um gás é o processo em que partículas de um gás estão espalhados por entre outros gases por movimento molecular. Veja a animação abaixo.

Mas nem todos os gases difundem na mesma taxa. A figura acima mostra o perfume como sendo composto por todas as mesmas moléculas. Mas, na realidade, o perfume seria composto por diferentes tipos de moléculas: algumas moléculas maiores, mais densas e mais pequenas, outras moléculas mais leves. Thomas Graham, um químico escocês, descobriu que os gases leves difundem a uma taxa muito mais rápida do que os gases pesados. Lei de Graham de difusão mostra a relação entre a difusão e as densidades dos gases. Graham encontrou que a velocidade de difusão de um gás através de um outro é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade do gás.

Relacionando as massas molares temos:

Considere hidrogênio e oxigênio. A massa molar do hidrogênio é de cerca de 1,0 grama/mol e a massa molar de oxigênio é de cerca de 16 gramas/mol. Se inserir estes valores na equação acima, obtém que a taxa de difusão para o hidrogênio é 1 e a taxa de difusão de oxigênio é de 1/4. Isto significa que o hidrogênio se difundirá quatro vezes mais rapidamente do que o oxigênio.

Portanto podemos chegar a mais uma conclusão:

As moléculas dos gases estão em constante movimento. Por isso, elas podem se expandir, ocupando todo volume do recipiente.