Duda - Hipótese de Avogadro

Os cilindros de oxigênio são amplamente utilizados em hospitais para auxiliar pacientes com dificuldades respiratórias. Suponha que, durante o enchimento de um pequeno cilindro, um técnico verifique que ele contém 4,48 L de gás oxigênio (O₂) em condições normais de temperatura e pressão (CNTP).

Sabendo que a massa molar do O₂ é 32 g/mol e que 1 mol de gás ocupa 22,4 L nas CNTP, determine a massa de oxigênio armazenada nesse cilindro.

Em um laboratório químico existem três cilindros de gases com iguais capacidades volumétricas, conforme mostra a figura.

Nos cilindros, estão contidos, separadamente, os gases SO₂ , O₃ e O₂ sob a mesma condição de temperatura e pressão.

A relação entre as massas dos três gases no interior dos cilindros (mSO₂ , mO₃ e mO₂ ) é:

Em Química, a expressão “semelhante dissolve semelhante” é bastante utilizada quando tratamos de solubilidade, enfatizando uma tendência geral de substâncias polares se dissolverem em outras polares, o mesmo ocorrendo entre compostos apolares. Existem diversos exemplos em que essa frase pode ser aplicada, desde a solubilidade do etanol em água até a dissolução de hidrocarbonetos em solventes apolares, como o éter. No entanto, a máxima citada não pode ser generalizada, uma vez que temos compostos apolares que podem se dissolver em polares. Sabese, por exemplo, que os organismos aquáticos utilizam para a respiração o oxigênio, que possui molécula apolar, dissolvido na água. A quantidade de oxigênio dissolvida em dado volume de água depende da pressão desse gás sobre a superfície do líquido numa relação diretamente proporcional. Essa observação é válida para diversos gases e foi feita primeiramente, em 1801, pelo químico inglês William Henry (1775 - 1836), sendo agora conhecida como a lei de Henry. Matematicamente, temos para esta lei:

S = kHP

onde, S é a solubilidade; kH é a chamada constante de Henry, que depende do gás, do solvente e da temperatura; e P é a pressão do gás. Se tivermos uma mistura gasosa (como, por exemplo, o ar) sobre o líquido, então a solubilidade de cada componente depende de sua pressão parcial.

Com base no que foi exposto e nos seus conhecimentos, responda aos itens a seguir.

a) Explique sucintamente por que o aumento da pressão de um gás sobre um líquido provoca o aumento da sua solubilidade neste mesmo líquido.

b) Para que um corpo hídrico sustente vidas aquáticas, estima-se que a concentração de O₂ requerida seja de no mínimo 1,3x10^-4 mol L^-1. Se um lago está num ambiente onde a pressão atmosférica é 1 atm e a temperatura é 20 °C, com concentração de 21% de oxigênio gasoso, este corpo hídrico pode sustentar vida? Demonstre através de cálculos. Dado: 1 atm = 101,3 kPa; k_H do oxigênio em água, a 20 °C = 1,3x10^-8 mol L^-1 Pa^-1.

c) As células sanguíneas correspondem a cerca de 55% do volume de 6,0 L de sangue de uma pessoa com estatura média. Os demais 45% são o plasma sanguíneo, que é uma solução aquosa.

Se um indivíduo médio mergulha a uma profundidade onde a pressão é 10 atm, qual o volume de nitrogênio medido a 1 atm e 37 °C (considerando-o como um gás ideal) pode se dissolver no sangue dessa pessoa? Dados: k_H do nitrogênio em água, a 37 °C = 5,8x10^-4 mol L^-1 atm^-1; Constante universal dos gases ideais, R = 0,082 atm L mol^-1 K^-1.