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Equação de van der Waals

   A equação de van de Waals (vdW) é uma equação de estado (um modelo) para gases compostos de partículas que tem um volume diferente de zero (nota1) e forças de interação (atrativas e repulsivas). A equação foi desenvolvida por Johanner Diderik van der Waals em 1873, baseado em uma modificação da lei dos gases ideais. A equação tem uma aproximação melhor para comportamento de gases em condições que ocorrem interações entre as partículas.

Equação

  [1]

Representando em volume molar ( )

  [2]

onde P é a pressão do gás, a é a medida da atração entre as partículas, V é o volume do gás, b representa o volume excluído pelas partículas, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura (absoluta, em Kelvin). O valor de b está ligado ao raio atômico da partícula considerada, pois trata do volume excluído.

Forma reduzida da equação de van der Waals

  Como a equação de van der Waals possui constantes a e b que são diferentes para cada gás, é interessante propor uma forma de representação que elimine estes fatores, tornando a equação utilizável para qualquer gás. Um modo de se conseguir isso é utilizando as variáveis reduzidas:

   [3]       [4]        [5]

nas quais, c, Tc e Pc, são volume crítico molar, temperatura crítica e pressão crítica, respectivamente, do gás considerado.

  Substuindo(nota2) na equação de van der Waals obtemos (equação de van der Waals reduzida):

   [6]

  Tendo também a possibilidade de representar o ponto crítico como:

[7] ,   [8],     [9]

  Perceba nas equações acima [7-9] que todas estão representadas apenas pelas constantes a, b e R.

  Ou ainda, isolar as constantes a, b e R. Da seguinte forma:

[10],     [11],    [12]

  Entretanto, o valor de R calculado desta forma não concorda exatamente com o valor conhecido de R. A dificuldade disto está no fato de que a vdW não é muito adequada para tratar de condições próximas ao estado crítico.

  Existem outras equações para representar gases reais, que podem ser ainda melhores que a vdW.

Tabela de algumas constantes

a (L2bar/mol2) b (L/mol)
Ácido acético 17,82 0,1068
Anidrido acético 20,16 0,1263
Acetona 14,09 0,0994
Acetonitrila 17,81 0,1168
Acetileno 4,448 0,05136
Amônia 4,225 0,03707
Argônio 1,363 0,03219
Benzeno 18,24 0,1154
Bromobenzeno 28,94 0,1539
Butano 14,66 0,1226
Dióxido de carbono 3,640 0,04267
Monóxido de carbono 1,505 0,03985
Cloro 6,579 0,05622
Clorobenzeno 25,77 0,1453
Ciclohexano 23,11 0,1424
Etano 5,562 0,0638
Etanol 12,18 0,08407
Hélio 0,03457 0,0237
Hexano 24,71 0,1735
Hidrogênio 0,2476 0,02661
Mercúrio 8,200 0,01696
Metano 2,283 0,04278
Metanol 9,649 0,06702
Nitrogênio 1,408 0,03913
Oxigênio 1,378 0,03183
Propano 8,779 0,08445
Tolueno 24,38 0,1463
Água 5,536 0,03049

Fonte: Weast, R. C. (Ed.), Handbook of Chemistry and Physics (53rd Edn.), Cleveland:Chemical Rubber Co., 1972


Nota1- Na verdade não exise nenhum gás com partículas sem volume, apenas o modelo dos gases ideais assim trata.
Nota2-
A matemática deste procedimento não foi desenvolvida neste texto.

Aviso: este texto é uma adaptação do material disponível na Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_equation ), portanto não possui direitos autorais. Não é permitida cópia para fins lucrativos. Cite as fontes Wikipedia e Glúon/FQ.

Texto criado em 20/09/2005
Revisado em ---

2005 - 2009

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