Pressão parcial

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A pressão parcial de um gás numa mistura gasosa de gases ideais corresponde à pressão que este exerceria caso estivesse sozinho ocupando todo o recipiente, à mesma temperatura da mistura ideal. Sendo assim, a pressão total é calculada através da soma das pressões parciais dos gases que compõe a mistura.

Considerando "P" a pressão total, PA a pressão parcial de um certo gas "A", PB a pressão parcial de um certo gás "B" e "X" a fração molar, temos a seguinte relação:

\!P_A = X_A.P ou \!P_B = X_B.P

sendo que a fração molar (X) de um gás é a relação entre o número de mols do gás pelo número de mols da mistura. Exemplo: \!X_A = \frac{n_A}{n~total}

OBS: Esse método descrito aqui corresponde a lei de Raoult e vale apenas para gases ideais. Para gases reais: em uma mistura o volume molar das substância não é o mesmo que o volume molar do gás ideal (calculado por P.V=n.R.T).

A pressão parcial de um gás é a mede as atividades termodinâmicas das moléculas do gás. Gases dissolvem, reagem e se difundem de acordo com as suas pressões parciais e não de acordo com sua concentração em uma mistura de gases ou líquidos. Essa propriedade é muito usada na quimica, para mistura de soluções, podendo assim ter aplicações em outras áreas como a medicina. Analisando a pressão parcial do oxigênio Podemos identificar a quantidade de oxigênio que seria tóxico para o corpo humano, aplicação válida para quem esquia ou mergulha.

Lei de Dalton par pressões parciais[editar | editar código-fonte]

A lei de Dalton, ou lei das pressões parciais, estabelece que a pressão total de uma mistura gasosa é igual à soma da pressão parcial de cada um dos gases que compõem a mistura. É estritamente válida para misturas de gases ideais, isto é, moléculas não interagem umas com as outras. Este "princípio" foi estabelecido em 1801 pelo cientista inglês John Dalton (1766-1844), em estudos sobre a quantidade de vapor de água contida no ar a diferentes temperaturas.

Considerando uma mistura gasosa ideal de três componentes A, B e C, a pressão total (pt) é calculada da seguinte forma:

\!Pt = Pa + Pb + Pc


  • Pa, Pb e Pc representam, respectivamente, as pressões parciais de A, B e C. [1]

Constante de Equilibrio em uma mistura de gases[editar | editar código-fonte]

Podemos determinar a constante de equilibrio em uma mistura de gases através das pressões parcias do gases que a compõe. Em uma reação reversível como:


\mbox{N}_\mbox{(2)}(g) + \mbox{3H}_\mbox{2}(g) \rightleftharpoons \mbox{2NH}_\mbox{(3}(g)


A lei das pressões parcias nos permite escrever:


[N2(g)]  = \frac{\mbox{P}_\mbox{N2}}{RT}



seguindo a mesma lógica podemos escrever:

[H2(g)]  = \frac{\mbox{P}_\mbox{H2}}{RT}    e    [NH3(g)]  = \frac{\mbox{P}_\mbox{NH3}}{RT}


Sendo:

K_c = \frac{[\mbox{NH}_\mbox{3}]^\mbox{2}}{[\mbox{N}_\mbox{2}] \cdot [\mbox{H}_\mbox{2}]^\mbox{3}}


Ao substituir os valores de concentração obtidos, podemos assim calcular a constante de equilíbrio.

Além disso, deslocamento do equilíbrio é toda e qualquer alteração da velocidade da reação direta ou da reação inversa, provocando modificações nas concentrações das substâncias e levando o sistema a um novo estado de equilíbrio. Numa reação entre gases, o aumento da pressão total sobre a mistura reduz seu volume. Então, as moléculas se aproximam e o número de choques entre elas aumenta, aumentando ,dessa maneira, a velocidade da reação. Assim sendo, a pressão parcial de cada gás influi na velocidade da reação como se fosse sua concentração em mols, a que há proporcionalidade direta entre essas duas grandezas.[2]

Lei de Henry[editar | editar código-fonte]

A lei de Henry [3] anuncia que a solubilidade de um gás dissolvido em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás.

k = \frac {p_x}{C_x}

onde:

Exemplos Práticos[editar | editar código-fonte]

Mergulho[editar | editar código-fonte]

Mergulho em Fernando de Noronha, Pernambuco, Brasil

Durante um mergulho, o mergulhador carrega cilindros de aço cheios de ar cuja pressão à nível do mar, é de 1 atm. O ar contém aproximadamente 20% de O2 e 80% de NO2, logo a pressão parcial do oxigênio é aproximadamente 0,2 atm e a do nitrogênio é 0,8 atm. A cada 10m de descida, a pressão aumenta aproximadamente 1 atm. Portanto, a 40 m de profundidade,a pressão será 1 atm (da superfície) mais 4 atm (da descida), totalizando 5 atm — consequentemente,teremos 1 atm de pressão para o O2 e 4 atm para o N2. A essa profundidade, o mergulhador estará respirando ar (vindo dos cilindros) a 5 atm de pressão; Então, haverá mais ar dissolvido em seu sangue — de acordo com a lei de Henry . Considerando os efeitos das elevadas pressões parciais de O2 e de N2 sobre o corpo humano:

  • A pressão parcial do oxigênio não pode ser muito alta (recomenda-se abaixo de 1,6 atm), em excesso ocorre a aceleração do metabolismo o que causa a diminuição do ritmo respiratório, diminuindo também a eliminação do CO2, o que provoca o envenenamento do mergulhador.
  • A pressão parcial elevada no nitrogênio causa a chamada “embriaguez do nitrogênio”, que faz o mergulhador perder a noção da realidade.

Se a subida do mergulhador for muito rápida, a descompressão faz com que os gases dissolvidos se separem rapidamente do sangue, resultando na formação de bolhas na corrente sanguínea, o que pode causar:

  • coceira, formação de microbolhas sob a superfície da pele;
  • dores nas articulações;
  • ruptura de alvéolos pulmonares, devido à expansão gasosa nos pulmões;
  • até mesmo morte por embolia cerebral, caso as bolhas presentes na corrente sanguínea prejudiquem e/ou impeçam a chegada do sangue ao cérebro.

Ar Atmosférico[editar | editar código-fonte]

No ar atmosférico sempre há uma certa quantidade dissolvida de vapor de água—é o que se chama de umidade do ar. Se a umidade aumenta e chega ao ponto de saturação (ponto de orvalho), começa a se formar a neblina, as nuvens e o orvalho. Em boletins meteorológicos se divulga a umidade relativa do ar. Esse valor é definido como “o quociente entre a pressão parcial do vapor de água presente no ar e a pressão máxima do vapor de água, na mesma temperatura”. Esse quociente pode ser expresso em porcentagem, sendo que umidade relativa entre 50% e 70% são consideradas confortáveis pela maioria das pessoas.

Transporte de Oxigênio[editar | editar código-fonte]

O oxigênio do ar que respiramos, ao chegar aos pulmões, entra em contato com a hemoglobina (Hem) do sangue, dando origem à oxihemoglobina (HemO2), que é a responsável pelo transporte de O2 até as células de todo o organismo. Assim, ocorre no sangue o seguinte equilíbrio:


\mbox{Hem}(aq) + \mbox{O}_\mbox{2}(g) \rightleftharpoons \mbox{Hem}_\mbox{(O2)}(aq)


À medida que uma pessoa se desloca para locais de maior altitude, a quantidade e a pressão parcial de O2 no ar vão diminuindo e o equilíbrio vai se deslocando para a esquerda (ler equilíbrio químico). Com isso, reduz-se a quantidade de oxi-hemoglobina, o que compromete a chegada de O2 às células de todo o organismo. A pessoa sente fadiga e tontura, e pode até morrer em casos extremos. O corpo, sem dúvida, tenta reagir produzindo mais hemoglobina;,mas o processo é lento e somente se conclui depois de várias semanas da pessoa com a altitude. Povos nativos de lugares muito altos, como o Himalaia, desenvolveram, através de muitas gerações, taxas de hemoglobina mais elevadas do que a dos habitantes à beira-mar. Esse fenômeno proporciona uma boa vantagem, por exemplo, aos jogadores de futebol da Bolívia, em relação a seus adversários estrangeiros, quando disputam uma partida na cidade de La Paz, a mais de 3.600mde altitude.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. http://wikiciencias.casadasciencias.org/index.php/Lei_de_Dalton
  2. Quimica volume 2 - Físico Química,Ricardo Feltre, 6ª Edição, Editora Moderna
  3. International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. p. 50.versão eletrônica (em inglês)
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