Química - Gases

Considerando os gases hidrogênio, nitrogênio, hélio, xenônio, cloro, metano e argônio, quais os que têm sua densidade aumentada com a presença de umidade, em condições invariáveis de pressão e temperatura?

Para determinar quais gases têm sua densidade aumentada com a presença de umidade, precisamos considerar a densidade dos gases e como a introdução de vapor de água afeta essa densidade.

A densidade de um gás é dada por:
\[ \rho = \frac{m}{V} \]

onde \(\rho\) é a densidade, \(m\) é a massa em gramas, e \(V\) é o volume. Para misturas gasosas, a densidade da mistura depende das densidades dos gases componentes.

A densidade do vapor de água a 25°C e 1 atm é aproximadamente 18 g/mol, sendo \(M_{H_2O} = 18 \, \text{g/mol}\).

Passo a passo:

1. Determinando a Massa Molar dos Gases:

   - Hidrogênio (\( \text{H}_2 \)): \( M = 2 \, \text{g/mol} \)
   - Nitrogênio (\( \text{N}_2 \)): \( M = 28 \, \text{g/mol} \)
   - Hélio (\( \text{He} \)): \( M = 4 \, \text{g/mol} \)
   - Xenônio (\( \text{Xe} \)): \( M = 131 \, \text{g/mol} \)
   - Cloro (\( \text{Cl}_2 \)): \( M = 71 \, \text{g/mol} \)
   - Metano (\( \text{CH}_4 \)): \( M = 16 \, \text{g/mol} \)
   - Argônio (\( \text{Ar} \)): \( M = 40 \, \text{g/mol} \)

2. Comparando com a Densidade do Vapor de Água:

   A densidade do vapor de água (\( \text{H}_2O \)) é 18 g/mol. Para que a densidade de um gás aumente com a adição de vapor de água, a densidade do gás deve ser menor que a densidade do vapor de água.

3. Analisando os Gases:

   - Hidrogênio (\( \text{H}_2 \)): \( M = 2 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Nitrogênio (\( \text{N}_2 \)): \( M = 28 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Hélio (\( \text{He} \)): \( M = 4 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Xenônio (\( \text{Xe} \)): \( M = 131 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Cloro (\( \text{Cl}_2 \)): \( M = 71 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Metano (\( \text{CH}_4 \)): \( M = 16 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Argônio (\( \text{Ar} \)): \( M = 40 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.

Conclusão:

Os gases que têm sua densidade aumentada com a presença de umidade são aqueles cuja massa molar é menor que a do vapor de água (18 g/mol):

- Hidrogênio (\( \text{H}_2 \))
- Hélio (\( \text{He} \))
- Metano (\( \text{CH}_4 \))

al171 escreveu:Para determinar quais gases têm sua densidade aumentada com a presença de umidade, precisamos considerar a densidade dos gases e como a introdução de vapor de água afeta essa densidade.

A densidade de um gás é dada por:
\[ \rho = \frac{m}{V} \]

onde \(\rho\) é a densidade, \(m\) é a massa em gramas, e \(V\) é o volume. Para misturas gasosas, a densidade da mistura depende das densidades dos gases componentes.

A densidade do vapor de água a 25°C e 1 atm é aproximadamente 18 g/mol, sendo \(M_{H_2O} = 18 \, \text{g/mol}\).

Passo a passo:

1. Determinando a Massa Molar dos Gases:

   - Hidrogênio (\( \text{H}_2 \)): \( M = 2 \, \text{g/mol} \)
   - Nitrogênio (\( \text{N}_2 \)): \( M = 28 \, \text{g/mol} \)
   - Hélio (\( \text{He} \)): \( M = 4 \, \text{g/mol} \)
   - Xenônio (\( \text{Xe} \)): \( M = 131 \, \text{g/mol} \)
   - Cloro (\( \text{Cl}_2 \)): \( M = 71 \, \text{g/mol} \)
   - Metano (\( \text{CH}_4 \)): \( M = 16 \, \text{g/mol} \)
   - Argônio (\( \text{Ar} \)): \( M = 40 \, \text{g/mol} \)

2. Comparando com a Densidade do Vapor de Água:

   A densidade do vapor de água (\( \text{H}_2O \)) é 18 g/mol. Para que a densidade de um gás aumente com a adição de vapor de água, a densidade do gás deve ser menor que a densidade do vapor de água.

3. Analisando os Gases:

   - Hidrogênio (\( \text{H}_2 \)): \( M = 2 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Nitrogênio (\( \text{N}_2 \)): \( M = 28 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Hélio (\( \text{He} \)): \( M = 4 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Xenônio (\( \text{Xe} \)): \( M = 131 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Cloro (\( \text{Cl}_2 \)): \( M = 71 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.
   - Metano (\( \text{CH}_4 \)): \( M = 16 \, \text{g/mol} \)
     - Menor que 18 g/mol.
   - Argônio (\( \text{Ar} \)): \( M = 40 \, \text{g/mol} \)
     - Maior que 18 g/mol.

Conclusão:

Os gases que têm sua densidade aumentada com a presença de umidade são aqueles cuja massa molar é menor que a do vapor de água (18 g/mol):

- Hidrogênio (\( \text{H}_2 \))
- Hélio (\( \text{He} \))
- Metano (\( \text{CH}_4 \))

Entendi, muito obrigada!!