Air
Bag" e a Lei dos Gases Ideais
Uma forma interessante de se iniciar uma
aula sobre o estado gasoso e a lei dos gases é discutindo-se
sobre o Air Bag. Cerca de 70% dos automóveis americanos
tem este dispositivo e o congresso brasileiro já estuda
uma lei para torná-lo obrigatório nos automóveis
nacionais. Como funciona, entretanto, o air bag?
De
alguma forma, o saco plástico na frente do motorista se
enche, subitamente, no caso de uma colisão. De onde
vem este ar? Poderia ser proveniente de um cilindro com gás
comprimido, mas a velocidade de efusão deste gás
não seria suficientemente grande para encher os 70 litros
do saco antes da colisão (o professor pode aproveitar a
chance para definir os termos "efusão" e "difusão",
bem como citar a Lei de Grahan). O gás vem, na verdade,
de uma reação química de decomposição,
muito simples.
A mistura química responsável pela liberação
do gás consiste de NaN3, KNO3, e
SiO2. Um impulso elétrico causa a "detonação"
da reação, que produz gás nitrogênio
e silicato alcalino ("vidro").
(1) NaN3 --> 2Na + 3N2
(2) 10Na + 2KNO3 --> K2O + 5Na2O
+ N2
(3) K2O + Na2O + SiO2 --> silicato
alcalino
Perceba
que a primeira reação produz o gás nitrogênio
(que encherá o balão), mas também o sódio
metálico, que é extremamente reativo. A função
do nitrato de potássio é a de neutralizar o sódio,
numa reação que, ainda, produz mais gás nitrogênio!
Por
que não fazer um problema para a sala de aula? Que
tal calcular a quantidade de NaN3 necessária
para encher um airbag de 70 litros, na temperatura ambiente? Sabendo-se
o volume e a temperatura, fica fácil calcular (PV=nRT)
o número de mols de N2 necessários para
encher o balão. Este gás é gerado nas reações
(1) e (2). Se aplicarmos um pouco de estequeometria nas reações,
chegaremos a massa necessária de NaN3. É
uma maneira interessante e moderna de se iniciar um estudo sobre
os gases e/ou estequiometria!
(maiores informações:
J. Chem. Ed., 73, 1996, p347)
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