Durante o século XIX, no ano de 1811, Amedeo Avogadro, um físico italiano, elaborou uma hipótese. Segundo a teoria proposta pelo cientista, existia uma relação entre as moléculas gasosas e o volume molar ocupado pelas mesmas. Assim surgiu o Princípio, Lei ou Hipótese de Avogadro.
Após realizar experiências, Avogadro comprovou sua hipótese. De acordo com a mesma, agora testada e aprovada, quaisquer gases apresentam o mesmo número de moléculas (mol) desde que estejam sob as mesmas condições de temperatura e pressão. Para as ciências da natureza, isso passou a ser traduzido como volume molar.
Assim, ficou estabelecido que, independente da natureza do gás e do tamanho de suas moléculas, o volume que ele ocupa sempre será proporcional ao número de moléculas existentes no recipiente. Isso acontece porque o tamanho das moléculas de gás é desprezível em relação à distância entre elas.
Logo, se em dois frascos distintos existem amostras de Hidrogênio (H2) e Dióxido de carbono (CO2) o volume molar é o mesmo. Aliás, a única diferença estará na massa. Afinal, a quantidade e tipo de átomo em cada uma das moléculas são diferentes.
Entendendo mais sobre volume molar
Na ilustração abaixo é possível ver um exemplo prático da Hipótese de Avogadro. Em ambos os recipientes existe o mesmo gás submetido às mesmas condições de temperatura e pressão. Todavia, se subtraído 1n de mol, o volume molar também passa de 2v para v.
Dessa forma, no volume molar, fica estabelecido a relação entre volume e número de mol, uma constante que pode ser descrita como: v/n = k.
Condições de temperatura e pressão
Enquanto o Princípio de Avogadro se aplica às Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), há também as Condições Ambientais de Temperatura e Pressão (CATP). Visto que ambas relações são importantes para cálculos estequiométricos e cálculos sobre o estudo dos gases, é preciso conhecer seus dados para descobrir o volume molar.
Na CNTP, os valores são os seguintes:
- Pressão (P) = 1 atm
- Temperatura (T) = 0ºC ou 273 K
- Constante geral dos gases (R) = 0,082
- Número de mol (n) = 1 mol
Na CATP, o valor difere na temperatura. Logo, ao invés de 273 K, a mesma passa a ser calculada como 298 K.
Assim, cientes desses dados, é possível aplicá-los na Equação de Clapeyron ou Equação de Estado dos Gases Perfeitos, demonstrada abaixo:
P . V = n. R. T
1 . V = 1 . 0,082 . 273
V = 22,386 L
Como resultado da equação é possível descobrir que o volume molar (V) de um gás em CNTP é igual a 22,386 L. No entanto, costuma-se arredondar esse valor para 22,4 L. Já no caso do gás em CATP, o volume molar passa a ser 25 L.
E então, o que achou da matéria? Se gostou, confira também: Lei de Dalton, o que é? Definição, teoria e mistura gasosa.
Fontes: Manual da Química, Brasil Escola, Mundo Educação, Prepara Enem.
Imagens: Brasil Escola, Al Soot, Hans Reniers.
