Questão:
No âmbito de um estudo sobre poluição, recolheu-se, numa zona da troposfera, uma amostra de ar. Verificou-se que, por cada $1,0 \times 10^{12}$ moléculas existentes na amostra, $4,0 \times 10^{2}$ moléculas eram de $\mathrm{SO}_{2}$ $\left(M=64,06 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$.
Determine a concentração em massa $\left(\mathrm{em} \mathrm{~g~} \mathrm{~dm}^{-3}\right)$ de $\mathrm{SO}_{2}$ na amostra, nas condições normais de pressão e de temperatura (PTN).
Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
Atendendo à Lei de Avogrado, a iguais volumes de gás correspondem iguais quantidades de matéria, se estes se encontrarem sob as mesmas condições de pressão e temperatura. Como este é o caso, os cálculos são facilitados pelo valor do volume molar constante em condições PTN.
$$V_m = \frac{V}{n} \Leftrightarrow n = \frac{V}{V_m} \Leftrightarrow V = n\times V_m$$$$C_{\text{mássica}} = \frac{m}{V} \quad \quad n = \frac{N}{N_a} \quad \quad n = \frac{m}{M} \Leftrightarrow m = n \times M$$ $$C_{\text{SO}_2} = \frac{m_{\text{SO}_2}}{V_{ar}} \Leftrightarrow C_{\text{SO}_2} = \frac{n_{\text{SO}_2}N_{\text{SO}_2}}{n_{ar} V_m} \Leftrightarrow C_{\text{SO}_2} = \frac{\frac{N_{\text{SO}_2}}{N_a} M_{\text{SO}_2}}{\frac{N_{ar} V_m}{N_a}} \Leftrightarrow C_{\text{SO}_2} = \frac{N_{\text{SO}_2} M_{\text{SO}_2}}{N_{ar}V_m}$$$$C_{\text{SO}_2} = \frac{4,0 \times 10^2 \times 64,06}{1,0 \times 10^{12} \times 22,4} \Leftrightarrow C_{\text{SO}_2} \approx 1,1 \times 10^{-9}\mathrm{~g ~dm}^{-3}$$
Resposta: A concentração mássica de dióxido de enxofre nesta amostra é de $1,1 \times 10^{-9} \ \text{g dm}^{-3}$
Fonte: Mestre Panda