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Composição do Ar

O ar é uma mistura de gases. Em volume, o ar seco tem cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 0,93% de argônio e 0,04% de gás carbônico, além de pequenas quantidades de outros gases nobres. O vapor de água varia de 0 a cerca de 4%. Podemos mostrar que o ar é uma mistura e medir seu oxigênio deixando o ferro enferrujar (ou o fósforo queimar) dentro de um tubo fechado: a água sobe cerca de um quinto. Poluentes como fumaça, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono tornam o ar prejudicial, e nós podemos reduzi-los.

🎬 História passo a passo

  1. O ar parece vazio, mas é uma mistura de gases. Imagine todo o ar de uma sala como 100 bolinhas. Cada bolinha é 1 parte em 100.
  2. 78 bolinhas são nitrogênio. O nitrogênio não queima e não ajuda as coisas a queimar. Ele evita que o fogo fique forte demais.
  3. 21 bolinhas são oxigênio. Nós o respiramos, e os combustíveis precisam dele para queimar.
  4. Sobra só 1 bolinha. Ela é quase toda argônio, um gás nobre. O gás carbônico é minúsculo: apenas 0,04%. O vapor de água muda de um dia para o outro.
  5. Podemos medir o oxigênio. A palha de aço enferruja num tubo de ar sobre a água. A ferrugem gasta o oxigênio, então a água sobe cerca de um quinto do tubo.
  6. Experimente: escolha um gás e um volume de ar para ver quanto desse gás existe ali. Adicione poluição e veja aparecerem partículas nocivas.

Dica: arraste a cena 3D para girar. Use dois dedos para dar zoom.

🤔 Dúvidas comuns, esclarecidas

Se o ar é quase todo nitrogênio, por que não podemos respirar só nitrogênio?

Nossas células precisam de oxigênio para liberar a energia dos alimentos. O nitrogênio entra e sai dos pulmões sem mudar. Nitrogênio puro nos sufocaria.

Por que o CO₂ é um assunto tão grande se ele é só 0,04%?

Mesmo uma quantidade pequena retém calor. Subir de 0,03% para 0,04% já esquentou a Terra. Parte pequena, efeito grande.

Por que a água para de subir em um quinto e não vai até o topo?

Só o oxigênio (cerca de 21%) é gasto. O nitrogênio e o argônio continuam lá e mantêm o seu espaço.

O vapor de água faz parte do ar?

Faz, mas a quantidade muda (0–4%), por isso as tabelas mostram o ar seco. Dias úmidos têm mais vapor.

Por que se usa argônio e não nitrogênio em algumas lâmpadas e na soldagem?

O argônio é um gás nobre e não reage nunca, nem quando está muito quente. O nitrogênio pode reagir em temperaturas muito altas.

A poluição muda a divisão 78/21?

Quase nada. Os poluentes são pouquíssimos, mas muito nocivos. Eles entram na parte dos 'outros' (controle deslizante do passo 6).

O ar é uma mistura, não um composto

Uma mistura tem duas ou mais substâncias juntas, mas não ligadas por uma reação química. O ar é uma mistura. Como sabemos?

Quais gases existem no ar?

No ar seco e limpo (em volume):

GásPorcentagemFunção principal
Nitrogênio, N₂cerca de 78%Dilui o oxigênio; as plantas o obtêm pelas bactérias do solo; usado para fazer fertilizantes
Oxigênio, O₂cerca de 21%Respiração e queima (combustão)
Argônio, Arcerca de 0,93%Gás nobre pouco reativo
Gás carbônico, CO₂cerca de 0,04%As plantas o usam na fotossíntese; retém calor
Neônio, hélio, criptônio, xenôniotraços minúsculosGases nobres

O vapor de água não está na tabela porque muda: vai de quase 0% num deserto a cerca de 4% numa floresta tropical úmida. O ar também carrega poeira, pólen e micróbios.

Gases nobres: propriedades e usos

Hélio, neônio, argônio, criptônio e xenônio são os gases nobres (Grupo 18). Seus átomos têm a camada externa completa, por isso quase nunca reagem. Não têm cor nem cheiro.

Medindo o oxigênio do ar

Ideia: prender um volume conhecido de ar. Gastar só o oxigênio. Ver quanto o volume diminui.

Método 1: ferro enferrujando

Empurre palha de aço úmida até o topo de um tubo graduado. Coloque o tubo de cabeça para baixo na água. Em alguns dias o ferro enferruja. A ferrugem gasta oxigênio, então a água sobe no tubo para ocupar o lugar. Ela para em cerca de 1/5 (21%) do volume de ar.

Método 2: fósforo queimando (campânula)

Fósforo vermelho é queimado numa campânula de vidro dentro da água. Ele reage com o oxigênio e forma um óxido branco e sólido, que se dissolve. Quando a campânula esfria, a água sobe cerca de 1/5 da altura.

Método 3: cobre aquecido e duas seringas

100 cm³ de ar são empurrados de um lado para o outro sobre cobre quente, entre duas seringas de gás. O cobre fica preto (óxido de cobre) ao tomar o oxigênio. Depois de esfriar, sobram cerca de 79 cm³, então cerca de 21 cm³ eram de oxigênio.

Porcentagem de oxigênio = (volume gasto ÷ volume inicial) × 100. O gás que sobra não ajuda a queimar: um palito aceso se apaga nele. Isso mostra que é quase só nitrogênio.

Poluição do ar: fontes, efeitos e proteção

Um poluente é uma substância lançada no ar que prejudica os seres vivos ou as construções.

PoluenteFonte principalEfeito
Material particulado (MP2,5, MP10, fuligem)Motores a diesel, queima de restos de lavoura, poeiraEntra fundo nos pulmões; asma, doenças do coração; névoa poluída (smog)
Monóxido de carbono (CO)Queima de combustível com pouco ar; escapamento de carrosVenenoso: impede o sangue de levar oxigênio
Dióxido de enxofre (SO₂)Queima de carvão e petróleo que contêm enxofreChuva ácida; problemas para respirar; estraga o mármore
Óxidos de nitrogênio (NO, NO₂)Motores de carro muito quentes; usinas de energiaChuva ácida; smog
CO₂ extra, metanoQueima de combustíveis fósseis; fazendasRetêm calor: aquecimento global

Protegendo o ar

Faça em casa

Empurre uma bolinha de palha de aço úmida (a que se usa para esfregar panelas) para o fundo de um copo alto. Vire o copo de cabeça para baixo num prato com água. Marque o nível da água com fita. Confira depois de 3 dias. A água sobe cerca de um quinto do espaço de ar. Você acabou de medir o oxigênio do ar! (Peça ajuda a um adulto; não precisa de fogo.)

Fórmulas e definições principais

Exemplos resolvidos

1. Uma sala de aula tem 200 m³ de ar. Quanto disso, aproximadamente, é oxigênio?

Oxigênio ≈ 21% de 200 m³ = 0,21 × 200 = 42 m³.

2. No experimento com cobre, 100 cm³ de ar diminuem para 79 cm³. Calcule a porcentagem de oxigênio.

Oxigênio gasto = 100 − 79 = 21 cm³. Porcentagem = 21 ÷ 100 × 100 = 21%.

3. Um tubo tem 50 cm³ de ar. Depois que a palha de aço enferruja, sobram 40 cm³ de gás. Qual porcentagem do ar era oxigênio? Está perto do valor real?

Gasto = 50 − 40 = 10 cm³. Porcentagem = 10 ÷ 50 × 100 = 20%. Sim, perto de 21% (pequenos erros vêm da leitura da escala ou de o ferro não gastar todo o oxigênio).

4. Por que se usa argônio em lâmpadas e não oxigênio?

O oxigênio faria o filamento quente queimar e quebrar. O argônio é um gás nobre: não reage, então o filamento dura mais.

Erros comuns

Quiz de prática

1. Qual gás forma a maior parte do ar?
2. Qual fração do ar é oxigênio, aproximadamente?
3. Qual destes é um gás nobre encontrado no ar?
4. Por que a água sobe num tubo em que a palha de aço enferruja?
5. Qual poluente causa principalmente a chuva ácida?

Prática: responda você mesmo

Digite ou escolha sua resposta e aperte Conferir. Use a dica se travar; a solução completa aparece depois que você responder.

Perguntas frequentes

Qual é a composição do ar?

O ar seco tem cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 0,93% de argônio e 0,04% de gás carbônico, com traços de neônio, hélio, criptônio e xenônio, além de uma quantidade variável de vapor de água.

Como podemos mostrar que o ar tem cerca de 21% de oxigênio?

Gastando o oxigênio de um volume de ar preso, por ferro enferrujando, fósforo queimando ou cobre aquecido. O volume diminui cerca de um quinto.

Por que o ar é chamado de mistura?

Seus gases não estão ligados quimicamente, as quantidades podem variar, cada gás mantém suas propriedades e eles podem ser separados por métodos físicos, como a destilação fracionada.

Onde isso é ensinado

PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIOxygen, hydrogen and their compounds; air
China九年级(初三)U2 Air and oxygen

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