Cum se calculează presiunea parțială: 14 pași

În presiunea parțială de chimie "se referă la presiunea, care are o componentă separată din amestecul de gaz dintr-un mediu extern, de exemplu, pe balon, cilindru sau la granița cu atmosferă. Puteți calcula presiunea fiecărui gaz, dacă cunoașteți cantitatea, ce sumă este necesară și care este temperatura sa. Apoi, puteți plia presiunea parțială și găsiți presiunea parțială totală a amestecului de gaze sau găsiți presiunea generală la început și apoi parțial.

Pași

Partea 1 din 3:

Înțelegerea proprietăților gazelor

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 1

unu. Luați fiecare gaz ca fiind "perfect". În chimia "gazul perfect" - unul care interacționează cu alte substanțe fără a le conecta la conectare. Moleculele separate se pot confrunta reciproc și se pot împinge bilele pentru biliard, fără deformare.

Presiunea gazului perfect crește, dacă este plasată într-un volum mai mic și scade dacă gazul este într-un volum mai mare. Această relație se numește Legea lui Boyy Mariotta, numită oameni de știință Robert Boyle și Edma Mariotta. Registrul matematic al Legii: K = P x V sau, Simplificat, K = PV, unde K reprezintă o relație constantă, p-presiune și V - volum.
Presiunea poate fi specificată în mai multe unități diferite. Unul dintre ele, Pascal (PA), este definit ca forța din 1 Newton, atașată la pătrat în 1 metru pătrat. O altă versiune a reprezentării presiunii - în atmosferă (ATM). Această unitate este definită ca presiunea atmosferei Pământului la nivelul mării. Presiunea în 1 atmosferă este de 101.325 pa.
Temperatura gazului ideal crește odată cu creșterea volumului și scăderi cu o scădere a volumului. Această relație se numește Legea Charles, prin numele lui Jacques Charles. Înregistrarea matematică a legii: K = V / T, unde K este o constantă a raportului dintre volum și temperatură, V reprezintă din nou volumul de gaz, iar T este temperatura sa.
Temperatura gazului în aceste ecuații este dată în grade de kelvin, se poate găsi, adăugând 273 la numărul de grade Celsius la temperatura gazului.
Aceste două relații pot fi combinate într-o singură ecuație: K = PV / T, care poate fi, de asemenea, scris ca PV = KT.

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 2

2. Determinați numărul de gaze. Gazul are o masă și un volum. Volumul este de obicei măsurat în litri (L), dar există două variante ale numărării în masă.

De obicei, masa este măsurată în grame sau, dacă este suficient de mare, în kilograme.

Deoarece gazele cântăresc de obicei foarte puțin, masa lor este, de asemenea, calculată într-o unitate separată de măsurare, numită greutate moleculară sau masa molară. Masa molară este definită ca suma greutăților atomice ale tuturor atomilor din substanța gazoasă, fiecare atom este comparat cu o masă de carbon (12)

Deoarece atomii și moleculele sunt prea mici pentru a lucra direct cu ele, cantitatea de gaz este determinată în moli. Numărul de moli în acest gaz poate fi găsit prin împărțirea masei pe masa molară, valoarea este observată prin litera n.

Putem înlocui constanta k constantă în numărul ecuației de gaz N, cantitatea de mol (mol) și introduceți o nouă constantă. Apoi, ecuația va fi înregistrată sub formă de Nr = PV / T sau PV = NRT.

Valoarea R depinde de unitățile în care se măsoară presiunea gazului, volumul și temperatura. Pentru volumul în litri, temperatura în kelvin și presiunea în atmosfere, valoarea este de 0,0821 l atm / k. Acest lucru poate fi scris ca 0,0821 litri de ATM K, pentru a evita utilizarea caracteristica de separare la specificarea unităților de măsurare.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială 3

3. Înțelegerea Legii Dalton privind presiunea parțială. Legea, un chimist deschis și fizicianul John Dalton, care a sugerat mai întâi că elementele chimice constau din atomi individuali, citește: presiunea totală a amestecului de gaz este egală cu cantitatea de presiuni din fiecare gaz din amestec.

Legea lui Dalton poate fi înregistrată în acest formular: P_General = P_unu + P₂ + P₃ ... cu atât de mulți termeni după semnul egalității, care este numărul de gaze din amestec.

Ecuația legii Dalton poate fi extinsă atunci când lucrează cu gaze, a căror presiune individuală este necunoscută, dar pentru care sunt cunoscute temperatura și volumul. Presiunea parțială a gazului este aceeași ca și pentru un volum egal de gaz care ocupă pe deplin volumul alocat.

Pentru fiecare presiune parțială, putem rescrie ecuația unui gaz perfect. În loc de PV = NRT, putem lăsa doar p în partea stângă înainte de semnul egalității. Pentru a face acest lucru, ambele părți ale ecuației trebuie împărțite în V: PV / V = NRT / V. Două tăieri stânga v, rămâne p = nrt / v.

Apoi, pentru fiecare P din dreapta, putem înlocui substituția, închizând ecuația presiunii parțiale: P_General = (NRT / V) _unu + (NRT / V) ₂ + (NRT / V) ₃ ..

Partea 2 din 3:

Numărarea parțială, apoi a presiunii generale

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 4

unu. Determinați ecuația presiunii parțiale pentru gazele cu care lucrați. În scopuri computaționale, luăm un exemplu: 2 litri în vrac conține 2 gaz, azot (n₂), oxigen (o₂) și dioxid de carbon, dioxid de carbon (CO₂). Fiecare gaz - 10 g, temperatura fiecărui gaz din balon este de 37 grade Celsius. Este necesar să se găsească presiunea parțială a fiecărui gaz și presiunea totală a amestecului de gaze la recipient.

Ecuația noastră de presiune parțială va arăta astfel: P_Total = P_Azot + P_Oksigen + P_{Dioxid de carbon}.
Deoarece încercăm să găsim o presiune pe care fiecare gaze o are, cunoaștem volumul și temperatura și putem găsi numărul de moli din fiecare gaz, pe baza masei materiei, putem rescrie ecuația în următoarea formă: P_General = (NRT / V) _Azot + (NRT / V) _Oksigen + (NRT / V) _{Dioxid de carbon}

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 5

2. Deplasați temperatura la grade Kelvin. Temperatura Celsius este de 37 de grade, deci vom adăuga 273-37 și vom obține 310 grade K.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 6

3. Găsiți numărul de moli din fiecare gaz din eșantion. Numărul de moli de gaz este egal cu masa gazului împărțit la masa molară, care, după cum sa menționat deja, este egală cu suma greutăților tuturor atomilor din compoziție.

Pentru primul nostru gaz, azot (n₂), fiecare atom are o greutate atomică 14. Deoarece azotul conține doi atomi (constă din molecule diatomice), trebuie să multiplicăm 14 cu 2 pentru a găsi masa molară a azotului, este egal cu 28 de ani. Apoi împărțim masa în grame, 10 g, pe 28 pentru a obține numărul de moli care sunt de aproximativ 0,4 moli.

La al doilea gaz, oxigenul (O₂), masa fiecărui atom este egală cu 16. Oxigen, de asemenea, gazul dhokatom, așa că am înmulțim 16 cu 2 și obținem o masă molară egală cu 32. Împărțind 10 g cu 32, avem aproximativ 0,3 mol oxigen ca parte a unei probe de amestec de gaze.

Al treilea gaz, dioxid de carbon (CO₂), constă din 3 atomi: un atom de carbon cu greutate atomică de 12 și doi atomi de oxigen, fiecare cu greutate atomică 16. Făm toate cele trei greutăți: 12 + 16 + 16 = 44 este o masă molară. Împărțirea a 10 g pe 44, avem aproximativ 0.2 Rugăciunea de dioxid de carbon.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 7

4. Valori submold pentru moli, volum și temperatură. Ecuația noastră va arăta astfel: P_General = (0,4 * R * 310/2) _Azot + (0,3 * R * 310/2) _Oksigen + (0,2 * R * 310/2) _{Dioxid de carbon}.

Pentru simplitate, am lăsat unitățile de măsurare actuale. Aceste unități vor pleca după computerele matematice și numai cele care participă la definiția presiunii vor rămâne.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 8

cinci. Submold valoarea constantă r. Vom indica o presiune parțială și generală în atmosferă, deoarece folosim valoarea R, egală cu 0,0821 litri de ATM / K mol. Înlocuirea acestei valori în ecuația ne oferă P_General = (0,4 * 0.0821 * 310/2) _Azot + (0.3 * 0.0821 * 310/2) _Oksigen + (0.2 * 0.0821 * 310/2) _{Dioxid de carbon}.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 9

6. Calculați presiunea parțială a fiecărui gaz. Acum toate valorile sunt în vigoare, este timpul să mergem la calcule matematice.

Pentru a găsi presiunea parțială a azotului parțial, multiplicați 0,4 mol pe constanta noastră 0,0821 și o temperatură de 310 grade K, apoi împărțită la 2 litri: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,0921 * 310/2 = 5,09 ATM, aproximativ.

Pentru a obține o presiune parțială a oxigenului, multiplicați 0,3 moli pe constantă 0,0821 și o temperatură de 310 grade K, apoi separată de 2 litri: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 ATM, aproximativ.

Pentru a găsi o presiune parțială a dioxidului de carbon, multiplicați 0,2 moli pe constantă 0,0821 și o temperatură de 310 grade K, apoi împărțită la 2 litri: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 ATM, aproximativ.

Acum stabiliți valorile de presiune rezultate și găsiți o presiune generală: p_General = 5,09 + 3.82 + 2.54 sau 11.45 ATM, aproximativ.

Partea 3 din 3:

Calculul generalului, apoi a presiunii parțiale

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 10

unu. Determină presiunea parțială, ca înainte. Din nou, luați un exemplu de balon pentru 2 litri cu trei gaze: azot (n₂), oxigen (o₂) și dioxid de carbon (CO₂). Avem 10 g din fiecare gaz, temperatura fiecărui gaz din balon este de 37 ° C.

Temperatura din Kelvin va fi aceeași, 310 de grade, ca înainte, vom avea aproximativ 0,4 azot molic, 0,3 mol de oxigen și 0,2 mol dioxid de carbon.
De asemenea, vom indica presiuni în atmosferă, prin urmare vom folosi o valoare de 0,0821 litri de atm / k mol pentru constantă r.
Astfel, ecuația noastră de presiune parțială arată în prezent la fel ca înainte: P_General = (0,4 * 0.0821 * 310/2) _Azot + (0.3 * 0.0821 * 310/2) _Oksigen + (0.2 * 0.0821 * 310/2) _{Dioxid de carbon}.

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 11

2. Pliați numărul de moli din fiecare gaz din eșantion pentru a găsi numărul total de moli în amestecul de gaze. Deoarece volumul și temperatura este aceeași pentru toate gazele, ca să nu mai vorbim de faptul că fiecare masă molară este înmulțită cu aceeași constantă, putem folosi proprietatea de distribuție a multiplicării și putem rescrie ecuația în formularul de mai jos: P_General = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0.0821 * 310/2.

Noi pliam 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol de gaze. Acest lucru va simplifica expresia noastră la p_General = 0.9 * 0.0821 * 310/2.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 12

3. Găsiți presiunea totală a amestecului de gaze. Înmulțiți 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol, aproximativ.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 13

4. Găsiți proporția fiecărui gaz din amestec. Pentru aceasta, împărțiți numărul de moli din fiecare gaz pentru numărul total de moli în amestec.

Avem azot de 0,4 moli, deoarece 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) în eșantion, aproximativ.

Avem oxigen 0,3 mol, deoarece 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) în eșantion, aproximativ.

Avem 0,2 mol dioxid de carbon, deoarece 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) în eșantion, aproximativ.

Deși calculele deasupra sumei valorilor aproximative în procente oferă doar 0,99, valorile exacte sunt periodice, astfel încât suma va fi egală cu nivele repetitive după virgulă. Prin definiție, acest lucru este același cu 1 sau 100%.

Imagine intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 14

cinci. Multiplicați o cantitate proporțională a fiecărui gaz pentru o presiune generală pentru a găsi o presiune parțială.

Înmulțiți 0,44 * 11,45 = 5,04 ATM, aproximativ.

Înmulțiți 0,33 * 11,45 = 3,78 ATM, aproximativ.

Înmulțiți 0,22 * 11,45 = 2,52 ATM, aproximativ.

sfaturi

Veți observa o mică diferență de valori atunci când se calculează prima presiune parțială și apoi în general și când se numără mai întâi în general, și apoi o presiune parțială. Amintiți-vă că valorile sunt date aproximativ deoarece sunt rotunjite la 1 sau 2 caractere după o virgulă pentru simplitatea numărării și înțelegerii. Dacă efectuați calcule fără rotunjire, veți observa sau o diferență mai mică între valori sau nu observați deloc.

Avertizări

Cunoașterea presiunii parțiale a gazelor poate fi o chestiune de viață și de moarte pentru scafandri. Presiunea de oxigen parțială prea mică poate duce la o stare inconștientă sau de moarte, dar o presiune parțială prea mare a azotului sau oxigenului poate duce, de asemenea, la otrăvirea.

Vei avea nevoie

Calculator
Manual de greutăți atomice / mase molare