Estado Gasoso: propriedades e exemplos

Com certeza o estado gasoso é a condição física da matéria mais atípica, isto é, suas particularidades são únicas e divergem drasticamente daquelas manifestadas pelos outros estados físicos. No começo esse questionamento pode ser realizado quando considerado, de maneira simplificada, as forças que agem no interior da matéria. Duas delas são: a coesão, que atrai as partículas, e a repulsão, que repeli as partículas.

Principalmente no estado gasoso, o grau de força da repulsão será sempre maior que o da coesão, tornando essa condição física mutável com relação ao seu volume e forma.

Utilidades práticas aparecem na falta de volume estabelecido pelo gás, isto é, seu potencial de estender-se e preencher por completo o volume do recipiente que o abrange, quando, por exemplo, se enche o pneu do veículo com ar atmosférico, ou também um balão com gás hélio. Em todas as situações, o gás irá preencher todo o espaço do recipiente onde estiver contido.

A explicação mais usada para um gás é aquela que fala que uma substância deve encontrar-se nesse estado físico sem que se eleve a temperatura ou diminua a pressão. Dessa maneira, certa substancia deverá espontaneamente encontrar-se no estado gasoso, do contrário poderá ser chamada de vapor, porém não de gás. Enfatiza-se que o “espontaneamente” admitisse para física/química as Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), estabelecidas como uma temperatura de 25°C a uma pressão de 1 atm.

É conhecido que toda substancia pode se mostrar em todos os estados físicos da matéria, por exemplo, por mudança de temperatura. O gás carbônico é sólido em baixas temperaturas, chamado de gelo-seco. O mercúrio, por sua vez, pode ser aquecido até que vire um gás, ou o ferro o quando quente, torna-se um líquido. Contudo, as condições físicas das substancias mencionadas será definido quando as mesas estiverem nas CNTP, nessa ordem, gasoso, líquido e sólido.

O gás apresenta uma particularidade de sempre formar uma mistura homogênea, como o que acontece no ar atmosférico, formado principalmente por oxigênio (O2) e nitrogênio (N2), o primeiro em cerca de 21 % e o segundo 78%.

Já o gás neon é usado em lâmpadas diferentes e letreiros coloridos. O gás metano é um combustível importante, usado no botijão de cozinha, adquirido por meio da destilação do petróleo na sua primeira quebra. O gás carbônico é expelido pelo organismo dos animais como resultado do mecanismo de respiração. E existem diversos outros exemplos encontrados no dia a dia das pessoas.

Lei dos gases perfeitos

São gases perfeitos ou ideais aqueles onde as condições seguem as leis formuladas por meio das experiências feitas pelo cientista Robert Boyle, que em 1662 comprovou ser permanente o volume de uma mostra gasosa pela pressão que está sujeito, se a temperatura também for a mesma. Essa asserção, denominada como Lei de Boyle, é demonstrada pela expressão:

poVo = p1V1

Onde,

po = pressão inicial

Vo = volume inicial

p1 = pressão final

V1 = volume final

As moléculas dos gases, mesmo na fala de reações químicas, agem fisicamente através das forças denominadas de Van der Waals, que são mais densas e intensas que o gás. Essas forças sucedem da frágil atração eletrostática que existe entre duas moléculas ou átomos eletricamente neutros, mas onde a imediação é o bastante para garantir a produção de cargas induzidas ou dipolos, posicionadas em certas regiões da molécula ou do átomo e encarregadas pela inclinação entre esses.

Outra particularidade comum dos gases perfeitos é estabelecida pela Lei de Gay-Lussac, onde, perante pressão freqüente é diretamente equivalente a sua temperatura:

Vo/To = V1/T1

E a mesma coisa também acontece com a pressão, em um volume freqüente:

Po/To = P1/T1

Essas leis, no começo válidas somente para os gases perfeitos, são bastante úteis e exatas para a grande parte dos cálculos que abrangem todas as substancias gasosas, quando sujeitas a pressões pequenas. Pesquisas feitas por cientistas como John Dalton, Amedeo Avogadro, Viktor Meyer e o Thomson Kelvin ocasionaram na formulação de uma equação de estados para os gases perfeitos, que associa as várias mudanças que atingem seu comportamento.

A expressão é dada por:

PV = nRT

Onde,

P = pressão

V = volume

n = numero de mols

R = constante dos gases

T = temperatura (K)

A quantidade de mols de um gás comportado em um recipiente é equivalente ao numero de vezes que esse comporta a soma dos pesos dos átomos formada pelas moléculas do gás, apresentada em gramas. A constante R, conforme as unidades usadas para pressão, volume e temperatura, possuem valores diferentes. Os mais freqüentes usados nos cálculos são: R = 1,987 cal/mol ou R = 0,082 atm x l/mol K.

Por fim, é importante ressaltar que a temperatura mencionada na equação de estado é apresentada em kelvins, e é obtida por meio do valor proporcional em graus Celsius somado a 273, 15.

Através do estuda da equação dos gases perfeitos, determina-se que o estado de uma certa quantidade de uma substância gasosa, determinada pela sua quantidade de mols, depende das mudanças de volume, pressão e temperatura, e é possível determinar o valor de uma elas por meio das outras duas.