Densità assoluta del gas

La densità è una quantità che può essere calcolata dal rapporto tra massa corporea e volume. Ciò vale anche per i gas:

D_gas = m_gas
V_gas

L'unità di densità del gas è solitamente g/L.

È noto che in CNTP (condizioni normali di temperatura e pressione) 1 mole di qualsiasi gas occupa sempre un volume di 22,4 L. Pertanto, la densità per i gas in queste condizioni può essere calcolata dalla relazione tra la massa molare e questo volume in moli:

D_gas = ___m_____
22,4 litri mole^-1

Ma questa formula può essere utilizzata solo se il gas è nel CNTP. Se vogliamo calcolare la densità assoluta per qualsiasi gas, possiamo usare un'altra formula che troviamo usando l'equazione di stato per i gas:

pV = nRT

Poiché n = m/M, sostituiamo "n" nell'equazione di stato del gas:

pV = mRT
m
m = pM
V RT

Poiché la densità è massa sul volume, abbiamo:

d = pM
RT

Questa equazione ci mostra che la densità assoluta di un gas dipende dalla pressione e dalla temperatura dove si trova il gas; questo non è dovuto alla massa, poiché non dipende dalla pressione e dalla temperatura, ma dal volume.

Notare che la densità del gas è inversamente proporzionale alla sua temperatura. Questo è il principio che spiega come funziona la pratica del ballooning: l'aria nel pallone è l'aria atmosferica che, riscaldata, diminuisce di densità e, in questo modo, sale al cielo. Più l'aria contenuta nel pallone viene riscaldata, minore sarà la sua densità e più alto sarà il sollevamento del pallone.

Ecco un esempio di come utilizzare questa formula per trovare la densità di un gas:

Esempio: Qual è la densità assoluta del gas ossigeno (O₂) a 600 mmHg e 127 °C? (Massa atomica: O = 16)

Risoluzione:

Dati:

Massa molare: O₂: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 mmHg;
R = 62,3 mmHg. l. mole^-1. K^-1
T = 127 °C → 127 + 273 = 400 K

d =  pomeridiano
RT
d =  _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/L

Poiché in CNTP la pressione è pari a 1 atm, la temperatura è 273 K e R è pari a 0,082 o 22,4/273, si ha:

d =  pomeridiano

RT
d = ___1. m_____
(22,4/273). 273
d = ___m_____
22,4 litri mole^-1

Torniamo alla formula sopra menzionata per i gas in CNTP. Diamo un'occhiata a un esempio di come utilizzare questa formula:

Esempio: Qual è la massa molecolare di un gas la cui densità assoluta in CNTP è 1,96 g/L?

Risoluzione:

d = ___m_____
22,4 litri mole^-1

M = 22,4. D
M = (22,4 L/mol). (1,96 g/litro)
M = 43,90 g/mol

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm