Grade 11
  1. Conceitos básicos de química  1.1. Importância da Química  1.2. Natureza e escopo da química  1.3. leis da combinação química  1.3.1. Lei da conservação da massa  1.3.2. Lei das proporções definidas  1.3.3. Lei das proporções múltiplas  1.3.4. Lei dos volumes gasosos  1.3.5. Lei de Avogadro  1.4. Teoria atômica de Dalton  1.5. Conceito de mol e massa molar  1.6. Composição percentual  1.7. Fórmula empírica e molecular  1.8. Estequiometria e Cálculos Estequiométricos  1.9. Conceito de reagente limitante
  2. Estrutura do átomo  2.1. Descoberta do elétron, próton e nêutron  2.2. Modelo Atômico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. Modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecânico quântico do átomo  2.4. Dupla natureza da matéria e da radiação  2.5. Princípio da Incerteza de Heisenberg  2.6. Números quânticos  2.7. Orbitais atômicos e suas formas  2.8. Configuração eletrônica dos elementos  2.9. Princípio de Aufbau  2.10. Princípio da exclusão de Pauli  2.11. Regra da máxima multiplicidade de Hund  2.12. Hipótese de de Broglie  2.13. Efeito fotoelétrico
  3. Classificação dos elementos e periodicidade nas propriedades  3.1. Desenvolvimento histórico da tabela periódica  3.2. Lei Periódica Moderna e Tabela Periódica  3.3. Tendências periódicas em propriedades  3.3.1. Raio Atômico e Iônico  3.3.2. Entalpia de ionização  3.3.3. Entalpia de ganho de elétrons  3.3.4. Eletronegatividade  3.3.5. Valência  3.3.6. Propriedades Metálicas e Não Metálicas  3.3.7. Estados de oxidação  3.4. Propriedades Incomuns dos Primeiros Elementos
  4. Chemical Bonding and Molecular Structure  4.1. Abordagem de Kossel–Lewis para ligação química  4.2. Ligação iônica ou eletrovalente  4.3. Ligação covalente e suas características  4.4. Parâmetros de ligação  4.5. Teoria VSEPR  4.6. Teoria do enlace de valência  4.7. Hibridização e seus tipos  4.8. Teoria do orbital molecular  4.8.1. Ordem de ligação e estabilidade  4.9. Ligação de hidrogênio
  5. Estados da matéria  5.1. Forças intermoleculares  5.2. Leis dos Gases  5.2.1. Lei de Boyle  5.2.2. Lei de Charles  5.2.3. Lei de Avogadro  5.2.4. Lei de Dalton das pressões parciais  5.2.5. Lei de Graham da difusão  5.3. Equação do Gás Ideal e Aplicações  5.4. Gases reais e desvios do comportamento ideal  5.5. Teoria cinética molecular dos gases  5.6. Liquefação de gases  5.7. Propriedades dos Líquidos  5.8. Tensão superficial e viscosidade
  6. termodinâmica  6.1. Sistema e ambiente  6.2. Tipos de sistemas em termodinâmica  6.3. Tipos de procedimentos  6.4. Primeira lei da termodinâmica  6.5. Energia interna e entalpia  6.6. Capacidade calorífica e calor específico  6.7. Lei de Hess da soma constante de calor  6.8. Entalpia de dissociação de ligação  6.9. Entalpia de formação e combustão  6.10. Entalpia de solução e neutralização  6.11. Espontaneidade e a segunda lei da termodinâmica  6.12. Energia livre de Gibbs e suas aplicações
  7. Equilíbrio  7.1. O conceito de equilíbrio  7.2. Constante de equilíbrio e suas aplicações  7.3. Princípio de Le Chatelier  7.4. Equilíbrio iônico em soluções  7.5. Teoria de Ácidos e Bases  7.5.1. Conceito de Arrhenius  7.5.2. Conceito de Bronsted-Lowry  7.5.3. Conceito de Lewis  7.6. Escala de pH e pOH  7.7. Efeito do íon comum  7.8. Hidrólise de sais  7.9. Soluções tampão e seu mecanismo de ação  7.10. Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
  8. Reações Redox  8.1. Conceitos de Oxidação e Redução  8.2. Número de oxidação e suas aplicações  8.3. Reações redox em termos de transferência de elétrons  8.4. Balanceamento de reações redox (métodos do número de oxidação e íon-elétron)  8.5. Tipos de reações redox  8.6. Células Eletroquímicas e Reações Redox
  9. Hidrogênio  9.1. Posição do Hidrogênio na Tabela Periódica  9.2. Isótopos do hidrogênio  9.3. Preparação de Hidrogênio  9.4. Propriedades do Hidrogênio  9.5. Hidratos e sua classificação  9.6. Água e água pesada  9.7. Peróxido de hidrogênio e suas propriedades  9.8. Usos do Hidrogênio e Seus Compostos
  10. Elementos do bloco s (metais alcalinos e alcalino-terrosos)  10.1. Elementos do Grupo 1 - Propriedades e Tendências  10.2. Elementos do Grupo 2 - Propriedades e Tendências  10.3. Unusual properties of lithium and beryllium  10.4. Compostos importantes de sódio e seus usos  10.5. Compostos Importantes de Magnésio e Cálcio
  11. Alguns elementos do bloco p  11.1. Introdução Geral aos Elementos do Bloco p  11.2. Elementos do Grupo 13  11.2.1. Boro e seus compostos  11.3. Grupo 14 Elementos  11.3.1. Carbono e seus alótropos  11.3.2. Compostos Importantes de Carbono e Silício
  12. Química Orgânica - Alguns Princípios e Técnicas Básicas  12.1. Classificação e Nomenclatura de Compostos Orgânicos  12.2. Representação estrutural de compostos orgânicos  12.3. Classificação das reações orgânicas  12.4. Efeitos Eletrônicos em Química Orgânica  12.4.1. Efeito indutivo  12.4.2. Efeito de ressonância  12.4.3. Hiperconjugação  12.5. Mecanismo de reação e espécies intermediárias  12.6. Purificação e análise qualitativa de compostos orgânicos
  13. Hidrocarbonetos  13.1. Hidrocarbonetos  13.1.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2. alceno  13.2.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2.2. Reações de adição eletrofílica  13.3. Alcinos  13.3.1. Preparação e Propriedades dos Alcinos  13.4. Aromatic hydrocarbons  13.4.1. Estrutura e propriedades do benzeno  13.4.2. Reações de substituição eletrofílica do benzeno
  14. Química Ambiental  14.1. Poluição Ambiental  14.2. Poluição atmosférica e o efeito estufa  14.3. Poluição da água e métodos de tratamento  14.4. Poluição do solo e seus efeitos  14.5. Resíduos industriais e seu tratamento  14.6. Estratégias para controle da poluição

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Liquefação de gases


A liquefação de gases é um tópico fascinante na química que descreve o processo de mudança de um gás para seu estado líquido. Essa transformação é importante em muitos processos industriais, experimentos científicos e aplicações do dia a dia, como a refrigeração. Nesta descrição detalhada, exploraremos os princípios por trás da liquefação de gases, os fatores que a afetam, os métodos utilizados para alcançá-la e suas implicações práticas.

Compreendendo o básico

Gases são um dos três estados primários da matéria, sendo os outros dois sólidos e líquidos. As moléculas em gases estão em movimento constante, estão a grandes distâncias umas das outras e ocupam o volume do seu recipiente. Liquefazer gases envolve resfriá-los ou aplicar pressão para aproximar as moléculas até que se tornem um líquido.

Lei dos gases ideais

O comportamento dos gases pode ser descrito usando a lei dos gases ideais:

PV = nRT

onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moles, R é a constante dos gases e T é a temperatura. Esta equação ajuda a entender como mudanças de temperatura, pressão e volume podem afetar o comportamento de um gás.

Fatores que afetam a liquefação de gases

Pressão

Aumentar a pressão de um gás geralmente aproxima suas moléculas. Quando a pressão é alta o suficiente, as forças intermoleculares tornam-se significativas, e o gás pode se transformar em líquido.

Exemplo: Considere CO2 sob pressão em um recipiente fechado. À medida que a pressão aumenta, as partículas de gás se aproximam e eventualmente formam dióxido de carbono líquido.

Temperatura

Abaixar a temperatura de um gás reduz a energia cinética de suas moléculas, permitindo que as atrações intermoleculares predominem e levando à liquefação.

Exemplo: Pense em gotas de chuva se formando quando o vapor de água na atmosfera esfria. Aqui, o resfriamento desacelera as moléculas de gás, possibilitando a formação de um líquido.

Métodos de liquefação de gases

Efeito Joule-Thomson

O efeito Joule-Thomson é observado quando um gás se expande e esfria abaixo de uma certa temperatura de inversão. Esse resfriamento pode fazer com que o gás se liquefaça.

(Processo de estrangulamento: Expansão adiabática sem trabalho externo realizado)

Exemplo: Em criogenia, o gás nitrogênio é frequentemente liquefeito utilizando o efeito Joule–Thomson.

Expansão adiabática

Quando um gás se expande adiabaticamente, realiza trabalho sem ganhar ou perder calor, causando uma queda na temperatura. Essa queda na temperatura pode causar liquefação.

(PV^γ = constante onde γ é o índice adiabático)

Exemplo: O hidrogênio para combustível de foguete é liquefeito utilizando métodos de expansão adiabática.

Pressão

Compressar um gás aumenta a pressão, o que pode resultar na liquefação do gás, especialmente se auxiliado por resfriamento.

Exemplo: Em um refrigerador, os gases são comprimidos, condensados e expandidos em um ciclo para manter uma temperatura fria.

Equação de Van der Waals

A lei dos gases ideais não considera as forças intermoleculares. A equação de van der Waals incorpora essas forças, modificando a equação dos gases ideais:

(P + a(n/V)^2)(V - nb) = nRT

onde a e b são constantes específicas para cada gás, que levam em conta as forças intermoleculares e o volume ocupado pelas moléculas de gás, respectivamente. Esta equação fornece uma previsão mais precisa para condições de liquefação.

Aplicações de gases liquefeitos

Usos industriais

Os gases liquefeitos são amplamente utilizados em uma variedade de indústrias. Por exemplo, o nitrogênio líquido é usado para congelamento na indústria alimentícia, enquanto o oxigênio líquido é importante na fabricação de aço e na saúde.

Pesquisa científica

A pesquisa em criogenia frequentemente depende de gases como hélio e nitrogênio em forma líquida. Estes podem alcançar temperaturas próximas ao zero absoluto, o que é importante para estudos de supercondutividade.

Aplicações domésticas e comerciais

Em sistemas modernos de refrigeração e ar condicionado, a amônia e os hidrofluorocarbonetos são liquefeitos para um resfriamento eficaz.

Conclusão

A liquefação de gases é importante para uma ampla gama de aplicações, desde processos industriais até pesquisa científica. Compreender os princípios básicos, como mudanças de pressão e temperatura, e métodos como o efeito Joule-Thomson, permite que os gases sejam manipulados e usados de forma eficiente em sua forma líquida. Este conhecimento não é apenas importante em círculos acadêmicos, mas também tem um impacto profundo na vida cotidiana.


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