Cum se calculează Presse Couple

Ați lăsat vreodată o sticlă de apă timp de câteva ore sub soarele înfricoșător și ați auzit sunetul "hissing", deschizându-l? Acest sunet este cauzat de presiunea aburului. În chimie, presiunea aburului este presiunea redată de un vapor lichid, care se evaporă într-un vas închis ermetic. Pentru a găsi presiunea perechii la o anumită temperatură, utilizați Ecuația clauzelor Klapairone: LN (P1 / P2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)).

Pași

Metoda 1 din 3:

Folosind ecuația Klapairone Clausius

unu. Înregistrați ecuația Klapairone Clausius, care este utilizată pentru a calcula presiunea perechii atunci când se schimbă în timp. Această formulă poate fi utilizată în cele mai multe probleme fizice și chimice. Ecuația este după cum urmează: LN (P1 / P2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1)), Unde:

ΔH_VAP - Evaporarea entalpiei lichidelor. Este, de regulă, poate fi găsită în tabelul în manualele de chimie.
R - constantă de gaz, egală cu 8,314 J / (K × Mol)
T1 - temperatura inițială (la care se cunoaște presiunea aburului).
T2 - Temperatura finală (la care presiunea perechii este necunoscută).
P1 și P2 - presiunea perechii la T1 și T2, respectiv.

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 2

2. Submold la valorile valorilor valorilor la valorile lui Klapairone-Clausius. Cele mai multe sarcini sunt date două valori de temperatură și valoare de presiune sau două valori de presiune și valoare de temperatură.

De exemplu, vasul este fluid la o temperatură de 295 k, iar presiunea de vapori este de 1 atmosferă (1 atm). Găsiți presiunea vaporilor la o temperatură de 393 k. Aici vi se oferă două valori de temperatură și valoare de presiune, astfel încât să puteți găsi o altă valoare de presiune cu ecuația Klapairone Clausius. Înlocuirea acestor valori în formula, veți primi: Ln (1 / p2) = (ΔH_VAP/ R) ((1/393) - (1/295)).

Rețineți că, în ecuația Klapairone Clausius, temperatura este întotdeauna măsurată în Kelvin și presiunea în orice unitate de măsură (dar acestea ar trebui să fie aceleași pentru P1 și P2).

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori 3

3. Consultanții înlocuitori. Ecuația Klapairone Clausius conține două constante: R și ΔH_VAP. R este întotdeauna egal cu 8,314 J / (K × Mol). Valoare Δh_VAP (Entalpia de evaporare) depinde de substanță, de presiunea aburului pe care încercați să o găsiți - această constantă, de regulă, poate fi găsită în tabelul din manualele din chimie sau pe site-uri (de exemplu, Aici).

În exemplul nostru, presupunem că apa este în vas. ΔH_VAP Apa este de 40,65 kJ / mol sau egală cu 40650 J / mol.

Constante de substituție în formula și obțineți: ln (1 / p2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 4

4. Decideți ecuația utilizând operațiunile algebrice.

În exemplul nostru, o variabilă necunoscută este sub semnul logaritmului natural (LN). Pentru a scăpa de logaritmul natural, întoarceți ambele părți ale ecuației cu gradul de constantă matematică "E". Cu alte cuvinte, ln (x) = 2 → e = e → x = e.

Acum decideți ecuația:

ln (1 / p2) = (40650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))

Ln (1 / p2) = (4889,34) (- 0,00084)

(1 / p2) = e

1 / p2 = 0.0165

P2 = 0.0165 = 60.76 Atm. Are sens, deoarece creșterea temperaturii într-un vas închis ermetic la 100 de grade va duce la o creștere a vaporizării, ceea ce va crește semnificativ presiunea perechii.

Metoda 2 din 3:

Calcularea presiunii de abur în soluții

unu. Notați legea Raul. În viața reală, se găsesc fluide curate, de multe ori avem de-a face cu soluții. Soluția este obținută prin adăugarea unei cantități mici de substanțe chimice, numite "substanță dizolvată", la un număr mai mare de alte substanțe chimice numite "solvent". În cazurile de soluții, utilizați Legea lui Raoul:P_soluţie = P_solventX_solvent, Unde:

P_soluţie - vapori de presiune.
P_solvent - Presiunea de vapori de solvent.
X_solvent - Proporția molară a solventului.
Dacă nu știți ce este o "cotă molară", citiți mai departe.

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 6

2. Determinați ce substanță va fi solvent și unele - solate. Amintiți că substanța dizolvată este o substanță dizolvată într-un solvent, iar solventul este o substanță care dizolvă dizolvarea.

Luați în considerare exemplul de sirop. Pentru a obține un sirop, o parte a zahărului este dizolvată într-o parte a apei, astfel încât zahărul este o substanță dizolvată, iar apa este un solvent.

Rețineți că formula chimică de zaharoză (zahăr obișnuit): C₁₂H₂₂O_unsprezece. Ea va trebui să fie mai departe.

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 7

3. Găsiți temperatura soluției, deoarece va afecta presiunea perechii sale. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare presiunea vaporilor, deoarece formarea de abur crește cu creșterea temperaturii.

În exemplul nostru, se presupune că temperatura siropului este de 298 K (aproximativ 25 ° C).

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 8

4. Găsiți presiunea vaporilor de solvent. În cazul cărților de referință pentru chimie, presiunea vaporilor de multe substanțe chimice comune sunt date, dar, de regulă, aceste valori sunt date la temperaturi de substanțe la 25 ° C / 298 la sau la temperaturile lor de fierbere. Dacă astfel de temperaturi sunt date în sarcină, utilizați valori din cărțile de referință - în caz contrar, trebuie să calculați presiunea vaporilor la această temperatură a substanței.

Pentru a face acest lucru, utilizați ecuația Klapairone Clausius, substituind presiunea vaporilor și temperatura 298 k (25˚˚) în loc de P1 și T1, respectiv.

În exemplul nostru, temperatura soluției este de 25 ° C, astfel încât să utilizați valoarea din tabele de referință - presiunea de vapori de apă la 25 ° C este 23,8 mm Mercur Post.

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 9

cinci. Găsiți o fracțiune molară a solventului. Pentru a face acest lucru, găsiți raportul dintre numărul de moli ai substanței la numărul total de moli de toate substanțele din soluție. Cu alte cuvinte, proporția molară a fiecărei substanțe este egală cu (numărul de moli ai substanței) / (numărul total de moli de toate substanțele).

Să presupunem că pentru prepararea siropului ați utilizat 1 L de apă și 1 L de zaharoză (zahăr). În acest caz, este necesar să se găsească numărul de moli din fiecare substanță. Pentru a face acest lucru, trebuie să găsiți o mulțime de substanțe și apoi să utilizați masele molari ale acestor substanțe pentru a obține molii.

Masa de 1 l de apă = 1000 g

Masa de 1 l Sahara = 1056,7

Mol (apă): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol

Mol (zaharoză): 1056,7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3,08 mol (rețineți că puteți Găsiți greutatea molară zaharoză din formula sa chimică C₁₂H₂₂O_unsprezece).

Numărul total de moli: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol

Cota molară de apă: 55,51 / 58,59 = 0,947.

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 10

6. Acum înlocuiți datele și valorile găsite în ecuația Raoul, care este la începutul acestei secțiuni (P_soluţie = P_solventX_solvent).

În exemplul nostru:

P_soluţie = (23,8 mm rt. Artă.) (0,947)

P_soluţie = 22.54 mm hg. Artă. Este logic, deoarece o cantitate mică de zahăr a fost dizolvată într-o cantitate mare de apă (dacă este măsurată în melasă - în litri, numărul lor este același), astfel încât presiunea vaporilor va scădea ușor.

Metoda 3 din 3:

Calculul presiunii de abur în cazuri speciale

unu. Definiția condițiilor standard. Adesea în chimie utilizează temperatura și presiunea ca un fel de valori "implicite". Astfel de valori sunt numite temperaturi standard și presiune (sau condiții standard). În sarcinile de presiune a aburului, sunt adesea menționate condiții standard, deci este mai bine să vă amintiți valorile standard:

Temperatura: 273,15 K / 0˚C / 32 F
Presiune: 760 mm RT.Artă./ 1 atm./ 101,325 kPa

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori Pasul 12

2. Rescrieți ecuația Klapairone-Clausius pentru a găsi alte variabile. În prima secțiune a acestui articol, sa arătat cum să calculeze presiunea vaporilor de substanțe pure. Cu toate acestea, nu în toate sarcinile de care aveți nevoie pentru a găsi presiunea P1 sau P2 - în multe sarcini trebuie să calculați temperatura sau valoarea ΔH_VAP. În astfel de cazuri, rescrieți ecuația Klapairone Clausius, valoarea necunoscută pe o parte a ecuației.

De exemplu, este dat un lichid necunoscut, a cărui presiune de abur este de 25 torr la 273 k și 150 torr la 325 k. Este necesar să găsiți entalpia evaporării acestui fluid (adică, ΔH_VAP). Rezolvarea acestei probleme:

LN (P1 / P2) = (ΔH_VAP/ R) ((1 / t2) - (1 / t1))

(LN (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / t1)) = (ΔH_VAP/ R)

R × (LN (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / t1)) = ΔH_VAP Acum vă depuneți valorile:

8,314 J / (K × Mol) × (-1.79) / (- 0,00059) = ΔH_VAP

8,314 J / (K × Mol) × 3033,90 = ΔH_VAP = 25223,83 J / mol

Imagine intitulată Calculați presiunea de vapori 13

3. Ia în considerare presiunea perechii de substanță dizolvată. În exemplul nostru, din cea de-a doua secțiune a acestui articol, o substanță dizolvată - zahăr - nu se evaporă, dar dacă substanța dizolvată produce abur (evaporat), ar trebui luată în considerare presiunea unei astfel de perechi. Pentru a face acest lucru, utilizați vedere modificată a ecuației Raoul: P_soluţie = Σ (p_substanţăX_substanţă), în cazul în care simbolul σ (sigma) înseamnă că este necesar să se adauge valorile presiunilor vaporilor tuturor substanțelor din care constă soluția.

De exemplu, ia în considerare o soluție constând din două substanțe chimice: benzen și toluen. Soluție totală de 120 mililitri (ml) - 60 ml de benzen și 60 ml de toluen. Temperatura soluției este de 25 ° C, iar presiunea vaporilor la 25 ° C este de 95,1 mm RT.Artă. pentru benzen și 28,4 mm RT.Artă. Pentru Toloole. Este necesar să se calculeze presiunea de vapori de presiune. Putem face acest lucru cu ajutorul densităților de substanțe, masele lor moleculare și valorile presiunii vaporilor:

Masa (benzen): 60 ml = 0,06 L × 876,50 kg / 1000 l = 0,053 kg = 53 g

Masa (toluen): 0,06 l × 866,90 kg / 1000 l = 0,052 kg = 52 g

Mol (benzen): 53 g × 1 mol / 78,11 g = 0,679 moli

Mol (toluen): 52 g × 1 mol / 92,14 g = 0,564 moli

Numărul total de moli: 0,679 + 0.564 = 1,243

Cota coordonată (benzen): 0,679 / 1,243 = 0,546

Cota coordonată (toluen): 0.564 / 1,243 = 0,454

Soluție: P_soluţie = P_benzenX_benzen + P_toluenX_toluen

P_soluţie = (95,1 mm rt. Artă.) (0,546) + (28,4 mm RT. Artă.) (0,454)

P_soluţie = 51,92 mm RT. Artă. + 12,89 mm Rt. Artă. = 64.81 mm rt. Artă.

sfaturi

Pentru a utiliza ecuația Clauzeerone Clausius, temperatura trebuie indicată în gradele de Kelvin (notat la). Dacă aveți o temperatură Celsius, este necesar să o convertiți folosind următoarea formulă: T_K = 273 + t_C
Metoda descrisă mai sus funcționează, deoarece energia este direct proporțională cu cantitatea de căldură. Temperatura fluidă este singurul factor de mediu pe care depinde presiunea vaporilor.