Química dos ensinos fundamental e médio · Grades 1–12
4O ar, uma mistura de gases
Num dia de vento, uma pipa puxa a linha, e no lago uma vela se enche e empurra o barco. Alguma coisa está empurrando os dois, mas não há nada para ver. Essa coisa é o ar. Não conseguimos vê-lo, mas ele está em toda a nossa volta, enche cada garrafa vazia e cada cômodo, e nós o puxamos para dentro a cada respiração. De que o ar é feito?
O que você já sabe
Misturar é juntar coisas diferentes; o que obtemos é uma mistura dessas coisas, e nada se perde quando as misturamos (Capítulo 2).
4.1 O ar está em toda parte
Exemplo 4.1 (Um copo de boca para baixo)
Um lenço de papel seco é empurrado até o fundo de um copo vazio. O copo é virado de boca para baixo e afundado reto numa tigela com água. Quando ele é tirado de novo, o lenço continua seco. O copo não estava vazio: estava cheio de ar, e o ar não deixou a água entrar.
Observação 4.2 (O ar é um gás)
O ar é um gás: ele não tem forma própria e se espalha para ocupar qualquer recipiente. Mesmo assim, ele é matéria, e um balão cheio de ar pesa um pouquinho mais do que o mesmo balão vazio. O que são os gases, e por que eles se comportam assim, é contado no livro de física.
4.2 O ar é uma mistura
Definição 4.3 (Ar)
O ar é a mistura de gases que envolve a Terra. Ele não é um gás só: vários gases estão misturados nele, e eles podem ser separados uns dos outros.
Proposição 4.4 (De que o ar é feito)
Deixando de lado o vapor de água, o ar é feito de:
- nitrogênio, cerca de quatro quintos do ar;
- oxigênio, cerca de um quinto do ar;
- um pouco de argônio, cerca de 1 parte em 100;
- um tantinho de dióxido de carbono, cerca de 4 partes em 10 000, e quantidades minúsculas de outros gases.
O ar também contém vapor de água, invisível: muito pouco num dia frio e seco, até cerca de 4 partes em 100 num dia quente e úmido.
Exemplo 4.5 (Cem garrafas de ar)
Imagine 100 garrafas de ar seco, e os gases do ar separados em garrafas diferentes. Cerca de 78 garrafas teriam nitrogênio, 21 garrafas oxigênio, e a última garrafa argônio, com o equivalente a umas gotinhas de dióxido de carbono e de outros gases.
Observação 4.6 (Nomes de gases)
Nitrogênio, oxigênio, argônio e dióxido de carbono são nomes de gases. Todos eles são incolores e não têm cheiro. Um capítulo mais adiante mostra de que cada um deles é feito, até os pedacinhos minúsculos que formam toda a matéria.
4.3 O ar que inspiramos e expiramos
Proposição 4.7 (O ar expirado)
O ar que soltamos não é o ar que puxamos. Nosso corpo fica com uma parte do oxigênio e solta dióxido de carbono e vapor de água:
Exemplo 4.8 (Uma sala cheia de gente)
Numa sala de aula pequena com as janelas fechadas, trinta pessoas soltam dióxido de carbono a manhã inteira. Pouco a pouco, o ar da sala passa a ter menos oxigênio e mais dióxido de carbono, e as pessoas se sentem cansadas. Abrir as janelas traz ar fresco de volta.
Observação 4.9 (Por que os mergulhadores respiram ar)
O cilindro de um mergulhador é enchido com ar apertado num espaço pequeno, e não com oxigênio puro: respirar oxigênio puro no fundo da água é perigoso. O nitrogênio do ar está lá para diluir o oxigênio.
4.4 O oxigênio da vida e do fogo
Proposição 4.10 (O oxigênio é consumido pelos seres vivos e pelas chamas)
De todos os gases do ar, o oxigênio é aquele de que os seres vivos e as chamas precisam. Os animais e as pessoas o puxam quando respiram; uma chama o tira do ar em volta dela. As plantas verdes, de dia, devolvem oxigênio ao ar.
No laboratório — Uma vela debaixo de um pote
O professor acende uma vela em cima de um azulejo e abaixa devagar um grande pote de vidro sobre ela. A chama diminui, treme e se apaga depois de alguns segundos: em volta da chama, o ar tem pouco oxigênio demais para mantê-la acesa. Debaixo de um pote duas vezes maior, a vela queima cerca de duas vezes mais tempo, porque há cerca de duas vezes mais ar, e portanto duas vezes mais oxigênio, para consumir.
Observação 4.11 (O nitrogênio não queima)
O nitrogênio é a maior parte do ar, mas ele não mantém uma chama acesa e não é usado pelo nosso corpo. Se o ar fosse só nitrogênio, não poderíamos respirar e nada poderia queimar.
4.5 Exercícios
Exercício 4.1 ★
O ar é um gás só ou uma mistura? Diga os dois principais gases do ar.
Solução
Solução de Exercício 4.1.
Uma mistura. Os dois principais gases dela são o nitrogênio e o oxigênio.
Exercício 4.2 ★
Mais ou menos que fração do ar é nitrogênio? Mais ou menos que fração é oxigênio?
Solução
Solução de Exercício 4.2.
Cerca de quatro quintos do ar são nitrogênio, cerca de um quinto é oxigênio.
Exercício 4.3 ★
Em 100 litros de ar seco, mais ou menos quantos litros são nitrogênio? Mais ou menos quantos litros são oxigênio?
Solução
Solução de Exercício 4.3.
Cerca de 78 litros de nitrogênio e cerca de 21 litros de oxigênio.
Exercício 4.4 ★
Uma garrafa vazia é afundada de boca para baixo numa bacia com água. Por que a água não enche a garrafa?
Exercício 4.5 ★
Olhe o gráfico de barras. De que gás há menos no ar expirado? De que gás há mais?
Solução
Solução de Exercício 4.5.
Há menos oxigênio (16 partes em 100 em vez de 21) e mais dióxido de carbono (4 partes em 100 em vez de quase nada).
Exercício 4.6 ★
De que gás do ar uma chama precisa? De que gás do ar nós precisamos quando respiramos?
Solução
Solução de Exercício 4.6.
O oxigênio nos dois casos: uma chama e o nosso corpo usam, os dois, o oxigênio do ar.
Exercício 4.7 ★
Olhe a figura dos 100 quadrados. Quantos quadrados são nitrogênio? Quantos não são nitrogênio?
Solução
Solução de Exercício 4.7.
78 quadrados são nitrogênio; quadrados não são.
Exercício 4.8 ★
Por que uma vela debaixo de um pote se apaga depois de um tempo?
Solução
Solução de Exercício 4.8.
A chama consome o oxigênio do ar que está no pote. Quando sobra pouco oxigênio demais em volta da chama, ela se apaga.
Exercício 4.9 ★
Em 500 litros de ar, mais ou menos quantos litros são oxigênio? (Um quinto do ar é oxigênio.)
Solução
Solução de Exercício 4.9.
Um quinto de 500 litros: litros de oxigênio.
Exercício 4.10 ★★
Por que é uma boa ideia abrir as janelas de uma sala de aula entre uma aula e outra?
Solução
Solução de Exercício 4.10.
As pessoas na sala inspiram oxigênio e expiram dióxido de carbono. Abrir as janelas traz de volta ar fresco, com mais oxigênio e menos dióxido de carbono.
Exercício 4.11 ★★
Uma vela queima durante 10 segundos debaixo de um pote pequeno. Mais ou menos quanto tempo ela queimaria debaixo de um pote com três vezes mais ar?
Solução
Solução de Exercício 4.11.
Três vezes mais ar contém três vezes mais oxigênio: cerca de segundos.