Não estou muito confortável com química e preciso converter $ \ ce {CH4} $ valores de concentração em $ \ pu {ppm} $ para $ \ pu {g / m3} $. Isso é possível?
Eu já pesquisei um pouco e percebi que para a água você pode assumir $ \ pu {1 ppm} $ é igual a $ \ pu {1 mg / L} = \ pu {1 g / m3} $. Mas, como estou medindo concentrações no ar, isso pode não estar correto.
Agradeço qualquer ajuda. Obrigado!
Comentários
- 1 ppm é como se você tivesse 1 parte, aqui 1 molécula de $ \ ce {CH_4} $ em um milhão de moléculas de ar. Se assumirmos que o ar é o gás ideal, então você pode usar a equação do gás ideal para conhecer o volume total de ar e, em seguida, retire o valor em $ g / m ^ 3 $ e não ' se esqueça de que $ g $ representa o peso do metano
- @Physicsapproval Obrigado por sua ajuda! Estimei o volume usando a Lei do Gás Ideal (assumindo 1 mol de $ CH_ {4} $), mas ' não tenho certeza sobre o que fazer a seguir. Devo dividir o referido volume pelo peso molecular de $ CH_ {4} $?
- Tentei uma abordagem diferente. Sabendo que: $ 1 ppm = 1 \ frac {\ mu g} {g} $ ; primeiro, multipliquei os valores ppm pela densidade de (neste caso) metano ($ 656 g / m ^ {3} $) e os multipliquei novamente pelo fator $ (10 ^ {- 6}) $. Aqui s o cálculo das unidades: $ \ frac {\ mu g} {g} \ times \ frac {g} {m ^ {3}} = \ frac {\ mu g} {m ^ {3 }} \ times (10 ^ {- 6}) = \ frac {g} {m ^ {3}} $. O que você acha?
- ok, o gás metano está em uma mistura, acredito, assumindo o ar, então como você calculou a densidade? Novamente, você usou a lei dos gases ideais aqui para encontrar a densidade?
Resposta
Estou tentando entender o ppm, também. Pelo que entendi, existem diferentes tipos de ppm, que é basicamente uma proporção: pode ser uma proporção da quantidade de substância, massas ou volumes.
Presumindo que seu ppm seja uma proporção molar, eu fiz este raciocínio:
Indicando com $ n $ a quantidade de substância, com $ M $ a massa molar e com $ V $ o volume, a concentração do seu gás é: $$ c = \ frac {n_ \ mathrm {gas} \ cdot M} {V}, $$ e definindo o $ \ mathrm {ppm} $ como: $$ \ mathrm {ppm} = \ frac {n_ \ mathrm {gas}} {n_ \ mathrm {total}} \ cdot 10 ^ 6. $$
Usando a lei dos gases: $$ n_ \ mathrm {tot} = \ frac {p \ cdot V} {R \ cdot T}, $$ onde $ T $ é a temperatura em Kelvin e $ p $ a pressão em Pascal e, substituindo, você obtém:
Resposta
Você realmente não precisa para complicar as coisas para esta resposta.
O que vale a pena saber é que em um gás ideal (uma boa aproximação para a maioria das condições padrão (0 ° C e pressão atmosférica padrão)) um mol do gás irá ocupar 22,4 L de volume. Uma mistura de gases não é diferente e para saber o peso do gás que você deseja basta multiplicar a massa molar do gás pela proporção na mistura (ppm é a proporção aqui).
Assim, cada ppm de metano contribuirá com cerca de 16 / 1.000.000 g para cada 22,4L da mistura de gás. Ou (ajustando para a conversão de volume para metros cúbicos que contêm 1.000 L) 44,7 * 16 / 1.000.000 g / metro cúbico.
Por esta fórmula, um metro cúbico de metano puro pesaria ~ 715g no STP, então você poderia simplesmente trabalhar com isso multiplicando pelo valor de ppm.
Só fica mais complicado se você precisar de proporções por massa na mistura: então você tem que saber as massas molares de todos os outros componentes. Mas, se você ficar com os volumes, as leis dos gases simplificam as coisas.
PS se as suas condições (pressão ou temperatura são diferentes), a única coisa que você precisa ajustar é o volume de um gás ideal nessas condições (o volume molar é mais próximo de 24,8 L a 25 ° C, por exemplo e).