Princípio de Avogadro e a estequiometria dos gases
Gabarito: letra A. O enunciado descreve exatamente o princípio de Avogadro: volumes iguais de gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas. Essa é a base do conceito de volume molar (22,4 L nas CNTP) e da relação entre volume e quantidade de matéria (mols) para gases.
A estequiometria, o estudo das proporções quantitativas nas reações químicas, apoia-se em leis empíricas que descrevem como as massas e os volumes das substâncias se combinam. Para entender a questão, é preciso distinguir as leis que regem o comportamento dos gases. O princípio de Avogadro, proposto em 1811 por Amedeo Avogadro, estabelece que o volume de um gás, a uma dada temperatura e pressão, é diretamente proporcional ao número de mols (ou moléculas) presentes. Isso significa que, se você tem 1 litro de gás oxigênio (O₂) e 1 litro de gás hidrogênio (H₂) nas mesmas condições de temperatura e pressão, ambos contêm o mesmo número de moléculas, mesmo que suas massas sejam completamente diferentes (32 g/mol para O₂ e 2 g/mol para H₂).
Essa ideia foi crucial para o desenvolvimento da química, pois permitiu determinar massas moleculares e fórmulas de compostos gasosos. A partir dela, define-se o volume molar: o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP: 0 °C e 1 atm), que é de aproximadamente 22,4 litros. A lei de Avogadro também é a base da equação de estado dos gases ideais, , onde o volume (V) é diretamente proporcional ao número de mols (n) quando a pressão (P) e a temperatura (T) são constantes.
As demais alternativas apresentam outras leis dos gases, cada uma com seu foco específico. A lei de Dalton trata da pressão total de uma mistura gasosa, a lei de Gay-Lussac relaciona volume e temperatura (ou pressão e temperatura) para uma massa fixa de gás, a lei de Boyle relaciona pressão e volume a temperatura constante, e a lei de Charles é a que relaciona volume e temperatura a pressão constante. A pegadinha da questão está em confundir o princípio de Avogadro (que fala em número de moléculas em volumes iguais) com a lei de Gay-Lussac dos volumes de combinação (que fala nas proporções volumétricas em que os gases reagem).
Guarde a distinção central: Avogadro compara volumes de gases diferentes e afirma que o número de moléculas é o mesmo; Gay-Lussac (dos volumes de combinação) afirma que os volumes dos gases que reagem entre si estão em uma proporção de números inteiros e pequenos. É exatamente nessa fronteira que as alternativas se dividem.
Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO
O enunciado descreve com precisão o princípio de Avogadro: "volumes iguais de gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contêm o mesmo número de moléculas, independentemente do gás". Este princípio é fundamental para a estequiometria gasosa, pois estabelece a relação direta entre volume e quantidade de matéria (mols) para gases, permitindo cálculos de volume molar e a determinação de massas moleculares.
Alternativa B — ❌ Incorreta
A lei de Dalton das pressões parciais afirma que, em uma mistura gasosa, a pressão total é a soma das pressões parciais de cada gás componente. Ela não trata da relação entre volumes iguais e número de moléculas, mas sim da pressão exercida por cada gás em uma mistura. O erro está em confundir o foco da lei: Dalton fala de pressões em misturas, não de volumes e moléculas.
Alternativa C — ❌ Incorreta
A lei de Gay-Lussac dos volumes de combinação estabelece que, quando gases reagem entre si, os volumes dos reagentes e produtos, medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, estão em uma proporção de números inteiros e pequenos. Embora seja uma lei importante para a estequiometria gasosa, ela não afirma que volumes iguais contêm o mesmo número de moléculas. Essa é a confusão mais comum: Gay-Lussac fala de proporções volumétricas de reação, enquanto Avogadro fala do número de moléculas em volumes iguais.
Alternativa D — ❌ Incorreta
A lei de Boyle (ou lei de Boyle-Mariotte) estabelece que, para uma massa fixa de gás a temperatura constante, a pressão e o volume são inversamente proporcionais (). Ela descreve uma transformação isotérmica, não a relação entre volume e número de moléculas. O erro está em associar uma lei que trata de pressão e volume a uma afirmação sobre o número de moléculas.
Alternativa E — ❌ Incorreta
A lei de Charles (ou lei de Charles e Gay-Lussac) estabelece que, para uma massa fixa de gás a pressão constante, o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta (). Ela descreve uma transformação isobárica, relacionando volume e temperatura, não o número de moléculas em volumes iguais. O erro está em confundir a relação volume-temperatura com a relação volume-moléculas.
Gabarito: letra A