FUVEST 2021: O gás N2 é relevante para diversos processos tecnológicos e industriais por ser considerado um gás inerte

FUVEST 2021: O gás N2 é relevante para diversos processos tecnológicos e industriais por ser considerado um gás inerte e, portanto, ser utilizado para evitar contato do processo com espécies reativas presentes na atmosfera. Uma das características que faz o N2 ser inerte é a força de ligação entre átomos de N.

O N2 utilizado comercialmente costuma ser obtido por separação do ar atmosférico, composto majoritariamente por N2, O2, CO2, Hélio e Argônio.

a) No preparo de uma amostra de N2 para uso industrial, quatro misturas de gases foram obtidas, conforme apresentado na tabela. Qual ou quais dessas misturas seria(m) adequada(s) para processos que não podem ser realizados na presença de gases oxidantes?

b) Desenhe as estruturas de Lewis para N2 e O2 e explique, com base nessas estruturas, por que a ligação entre os átomos de N no N2 é mais forte do que a ligação entre átomos de O no O2.

Uma forma de obter um fluxo de nitrogênio gasoso de grande pureza é por meio da evaporação do nitrogênio líquido armazenado no interior de um botijão criogênico. Considere que um botijão como esse foi preenchido com 70 L de nitrogênio líquido que, quando evaporado, pode ser retirado como nitrogênio gasoso do cilindro.

c) Calcule, em L, o volume de nitrogênio gasoso que pode ser coletado à temperatura de 30°C e pressão ambiente de 1 atm, a partir desse botijão. Considere que todo líquido pode ser aproveitado e que não houveperdas.

Note e adote:

Densidade do nitrogênio líquido: 0,8 g/mL

Volume molar de gás ideal a 1 atm e 30°C: 25 L

Massa molar (g/mol): N2 = 28

Distribuição eletrônica N: 1s², 2s², 2p³; O: 1s², 2s²,2p⁴

QUESTÃO ANTERIOR:

- FUVEST 2021: Recentemente, um estudo científico associou a detecção de fosfina (PH3) na atmosfera em Vênus com uma possível existência de vida no planeta.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

a) As misturas 1 e 4 não são adequadas, pois contêm gás oxigênio que é um gás oxidante. A mistura 3 é adequada pois é formada por gases inertes (Hélio e Argônio) e gás nitrogênio que é praticamente inerte.

O gás carbônico (CO2) tem inúmeras aplicações, entre elas, a de funcionar como atmosfera inerte.

Por exemplo, ele é empregado como extintor de incêndio, pois ele não queima e isola o material combustível do oxigênio O2 (oxidante).

Portanto, as misturas 2 e 3 seriam adequadas.

De acordo com as estruturas de Lewis, os átomos de nitrogênio estão ligados por ligação covalente tripla, que é mais forte que a ligação covalente dupla.

c) I) Cálculo da massa de nitrogênio líquido existente no cilindro: