O ar seco é uma mistura gasosa constituída essencialmente por nitrogénio, $\mathrm{N}_{2}(\mathrm{g})$, e por oxigénio, $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$, na qual existem ainda componentes minoritários como o árgon, $\mathrm{Ar}(\mathrm{g})$, e o dióxido de carbono, $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$.
Questão:
Considere que em $100 \mathrm{~g}$ de ar seco existem $23,14 \mathrm{~g}$ de $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$ e que, nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN), a massa volúmica do ar seco é $1,30 \mathrm{~g} \mathrm{~dm}^{-3}$.
Determine a percentagem em volume de $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$ no ar seco.
Apresente todas as etapas de resolução.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
Recorrendo ao seu valor de massa molar é possível calcular a quantidade de matéria de oxigénio presente em 100g de ar seco.
$$M_{\mathrm{O_2}} = 2~M_\mathrm{O} = 2 \times 16,00 = 32,00 \text{ g mol}^{-1}$$
$$n = \frac{m}{M} \Leftrightarrow n_{\mathrm{O_2}} = \frac{23,14}{32,00} \approx 0,7321 ~\text{mol}$$Sabendo que este gás se encontra em condições PTN o seu volume molar é conhecido, é possível calcular o volume ocupado por este, assim como a massa de 100g de ar seco, com recurso à sua massa volúmica.
$$V_m = \frac{V}{n} \Leftrightarrow V=V_m \times n \Leftrightarrow V_{\mathrm{O_2}} = 22,4 \times 0,7231 \approx 16,20 \text{ dm}^3$$
$$\sigma = \frac{m}{V} \Leftrightarrow V=\frac{m}{\sigma} \Leftrightarrow V_{ar} = \frac{100}{1,30} \approx 76,92 \text{ dm}^3$$
Finalmente, podemos calcular a percentagem de O$_2$ no ar seco.
$$V/V(\%) = \frac{V_{\mathrm{O_2}}}{V_{ar}} \times 100 = \frac{16,20}{76,92} \times 100 \approx 21 \%$$
Resposta: A percentagem é de 21%.
Fonte: Mestre Panda