CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão

Em diversos problemas envolvendo substâncias gasosas, é mencionada a sigla CNTP, que quer dizer Condições Normais de Temperatura e Pressão. As comparações das propriedades dos gases são feitas a partir de referências conhecidas como condições normais, sendo que:

• A pressão normal equivale a 1 atm, que é igual a 760 mmHg, que é aproximadamente igual a 100 kPa.
• A temperatura normal equivale a 0° C, que é igual a 273 K.

Aplicando esses valores de CNTP na equação de estado dos gases, pode-se calcular o volume molar e a constante dos gases (R).

Qual é a equação de estado dos gases?

O comportamento físico de um gás não depende de sua composição química, mas de três variáveis: o volume (V), a pressão (P) e a temperatura (T).

A equação de estado de um gás ideal, também conhecida como equação de Clapeyron, é:

P x V = n x R x T

Sendo que:

• V é o volume que um gás ocupa e corresponde ao volume do recipiente no qual se encontra. As unidades de volume estão relacionadas a seguir: 1 L = 10^-3 m³ = 1000 cm³ = 1 dm³ = 1000 mL
• P é a pressão exercida por um gás contido em um recipiente fechado e resulta dos choques entre as partículas desse gás contra as paredes internas do recipiente. As unidades de pressão estão relacionadas a seguir: 1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 101,325 kPa ~ 10⁵ Pa = 1,0 bar
• T é a temperatura absoluta do gás e está relacionada com o grau de agitação das partículas. Na equação de estado dos gases, a escala de temperatura usada é a Kelvin, também chamada de escala absoluta. Podemos converter a temperatura de graus Celsius para Kelvin por meio da seguinte expressão: T_K = T_°C + 273
• n é o número de moléculas (em mol) do gás contido em um recipiente e pode ser calculado pela relação entre a massa (m, em gramas) e a massa molar (MM, em g/mol), conforme a seguinte expressão: \(n = {m \over MM}\). De acordo com o princípio de Avogadro, volumes iguais de qualquer gás que estejam nas mesmas condições de pressão e temperatura contêm o mesmo número de moléculas.
• Na CNTP, R é a constante universal dos gases e seus principais valores podem ser: 0,082 (atm x L x mol^-1 x K^-1) ou 62,3 (mmHg x L x mol^-1 x K^-1) ou 8,31 (kPa x L x mol^-1 x K^-1)

Qual é o valor do volume molar nas CNTP?

O volume molar é o volume ocupado por um mol de gás. O volume ocupado por um gás é diretamente proporcional ao número de mol (n) e é o mesmo para todos os gases sob condições idênticas de temperatura e pressão.

O volume molar foi determinado experimentalmente considerando-se as condições normais de temperatura e pressão (CNTP), ou seja, à temperatura de 273 K e pressão de 1 atm. Esses valores foram aplicados na equação de estado dos gases (ou equação de Clapeyron):

P x V = n x R x T

1 atm x V_molar = 1 mol x 0,082 (atm x L x mol^-1 x K^-1) x 273 K

V_molar = 22,4 L/mol nas CNTP

Como calcular a constante dos gases (R) nas CNTP?

A partir da equação de estado dos gases, e considerando uma massa fixa de gás, concluímos que a relação PV/T sempre apresentará um valor constante, que dependerá do número de mol do gás. Quando o número de mol for igual a 1, teremos:

$$R = {P x V \over T}.$$

Assim, podemos calcular o valor da constante dos gases (R) usando a equação acima e considerando as CNTP:

$$R = {1 atm x 22,4 L/mol \over 237 K}.$$

R = 0,082 atm x L x mol^-1 x K^-1

ou

$$R = {760 mmHg x 22,4 L/mol \over 237 K}.$$

R = 62,3 mmHg x L x mol^-1 x K^-1

ou

$$R = {101,325 kPa x 22,4 L/mol \over 237 K}.$$

R = 8,31 kPa x L x mol^-1 x K^-1