"Presioni i pjesshëm" në kimi është presioni që çdo gaz në një përzierje gazi ushtron në rrethinën e tij, të tilla si një balonë volumetrike, rezervuar ajri zhytës ose kufiri atmosferik. Ju mund të llogaritni presionin e secilit gaz në një përzierje nëse e dini sasinë e gazit, vëllimin që zë dhe temperaturën. Presionet e pjesshme mund të shtohen së bashku për të llogaritur presionin total të përzierjes së gazit. Nga ana tjetër, presioni total mund të llogaritet paraprakisht për të llogaritur presionin e pjesshëm.
Hapi
Pjesa 1 nga 3: Kuptimi i Vetive të Gazeve
Hapi 1. Trajtojeni çdo gaz si një gaz "ideal"
Në kimi, një gaz ideal është një gaz që bashkëvepron me gazra të tjerë pa u tërhequr nga molekulat e tij. Molekulat që janë të vetmuara mund të përplasen dhe kërcejnë si topa bilardos pa u deformuar.
- Presioni i një gazi ideal rritet kur ai ngjeshet në një hapësirë më të vogël dhe zvogëlohet kur zgjerohet në një hapësirë më të madhe. Kjo marrëdhënie quhet Ligji i Boyle i krijuar nga Robert Boyle. Matematikisht, formula është k = P x V, ose e thjeshtuar në k = PV, k është një konstante, P është presion, ndërsa V është vëllim.
- Ekzistojnë disa njësi të mundshme për presionin. Një prej tyre është Pascal (Pa). Kjo njësi përcaktohet si forca e një Njutoni e aplikuar në një sipërfaqe prej një metër katror. Një njësi tjetër është atmosfera (atm). Atmosfera është presioni i atmosferës së Tokës në nivelin e detit. Një presion prej 1 atm është ekuivalent me 101,325 Pa.
- Temperatura e një gazi ideal rritet me një rritje të vëllimit dhe zvogëlohet me një rënie të vëllimit. Kjo marrëdhënie quhet Ligji i Charles -it i krijuar nga shkencëtari Jacques Charles. Formula matematikore është k = V / T, ku k është vëllimi dhe konstantja e temperaturës, V është vëllimi dhe T është temperatura.
- Temperatura e gazit në këtë ekuacion jepet në gradë Kelvin, e cila merret duke shtuar numrin 273 në vlerën e shkallës në Celsius.
- Dy formulat e mësipërme mund të kombinohen me një ekuacion: k = PV / T, i cili gjithashtu mund të shkruhet si PV = kT.
Hapi 2. Përcaktoni sasinë e gazit që do të matet
Gazrat kanë masë dhe vëllim. Vëllimi zakonisht matet në litra (l), por ka dy lloje të masës.
- Masa konvencionale matet në gram, por në sasi më të mëdha njësia është kilogram.
- Për shkak se gazrat janë shumë të lehta, njësitë e përdorura janë masa molekulare ose masa molare. Masa molare është shuma e masave totale atomike të secilit atom në përbërjen që përbën gazin, secili atom në krahasim me numrin 12 për karbon.
- Meqenëse atomet dhe molekulat janë shumë të vogla për t'u numëruar, sasia e gazit specifikohet në mole. Numri i nishaneve të pranishëm në një gaz të caktuar mund të merret duke e ndarë masën me masën molare dhe të shënuar me shkronjën n.
- Konstanta K në ekuacionin e gazit mund të zëvendësohet me produktin e n, numrin e nishaneve (nishaneve) dhe konstanten e re R. Tani formula është nR = PV/T ose PV = nRT.
- Vlera e R varet nga njësitë e përdorura për të matur presionin, vëllimin dhe temperaturën e gazit. Për vëllimin në litra, temperaturën në Kelvin dhe presionin në atmosferë, vlera është 0.0821 L atm/K mol. Kjo vlerë mund të shkruhet si 0.0821 L atm K-1 nishan -1 për të shmangur përdorimin e pjerrësisë për të përfaqësuar ndarjet në njësitë e matjes.
Hapi 3. Kuptoni Ligjin e Daltonit për Presionin e Pjesshëm
Ky ligj u zhvillua nga kimisti dhe fizikani John Dalton, i cili së pari zhvilloi konceptin se elementët kimikë janë bërë nga atomet. Ligji i Daltonit thotë se presioni total i një përzierje gazesh është shuma e presioneve të gazeve individuale në përzierje Me
- Ligji i Daltonit mund të shkruhet në formën e formulës së mëposhtme Ptotal = P1 + F2 + F3 … Sasia e P në të djathtë të shenjës është e barabartë me sasinë e gazit në përzierje.
- Formula e ligjit të Daltonit mund të shtrihet kur kemi të bëjmë me gazra të ndryshëm në të cilët presioni i pjesshëm i secilit gaz është i panjohur, por vëllimi dhe temperatura e të cilëve janë të njohura. Presioni i pjesshëm i një gazi është i barabartë me presionin i cili supozon se gazi në atë sasi është gazi i vetëm në enë.
- Për çdo presion të pjesshëm mund të përdoret formula ideale e gazit. Në vend që të përdorni PV = nRT, vetëm P në të majtë mund të përdoret. Për këtë, të dy anët ndahen me V: PV/V = nRT/V. Dy V -të në anën e djathtë anulojnë njëra -tjetrën, duke lënë P = nRT/V.
- Ne mund ta përdorim atë për të zëvendësuar çdo P në të djathtë që përfaqëson një gaz të veçantë në formulën e presionit të pjesshëm: Ptotal = (nRT/V) 1 + (nRT/V) 2 + (nRT/V) 3 …
Pjesa 2 nga 3: Llogaritja e Presionit të Pjesshëm, Pastaj Presioni Total
Hapi 1. Përcaktoni ekuacionin e presionit të pjesshëm për secilin gaz që po llogaritni
Për këtë llogaritje supozohet se një balonë prej 2 litrash mban 3 gazra: azot (N2), oksigjen (O2), dhe dioksidi i karbonit (CO)2) Çdo gaz ka një masë prej 10 g, dhe një temperaturë prej 37 gradë Celsius. Ne do të llogarisim presionin e pjesshëm të secilit gaz dhe presionin total të përzierjes së gazit në balonë kimike.
- Formula e presionit të pjesshëm është Ptotal = Pazotit + Foksigjen + Fdioksid karboni.
- Meqenëse ne po kërkojmë presionin për secilin gaz me një vëllim dhe temperaturë të njohur, numri i moleve të secilit gaz mund të llogaritet në bazë të masës së tij. Formula mund të ndryshohet në: Ptotal = (nRT/V) azotit + (nRT/V) oksigjen + (nRT/V) dioksid karboni
Hapi 2. Konvertoni temperaturën në gradë Kelvin
Temperatura në Celsius është 37 gradë, kështu që shtoni 273 në 37 për të marrë 310 gradë K.
Hapi 3. Gjeni numrin e nishaneve të secilit gaz të pranishëm në mostër
Numri i moleve të një gazi është masa e gazit e ndarë me masën e tij molare, e cila është shuma e masave atomike të secilit atom në përzierje.
- Për gazin e azotit (N2), secili atom ka një masë atomike prej 14. Meqenëse azoti është diatomik (një molekulë dy atomesh), vlera e 14 duhet të shumëzohet me 2 për të marrë një masë molare prej 28 për azotin në këtë mostër. Më pas masa në gram, 10g, ndahet me 28, për të marrë numrin e nishaneve, kështu që rezultati është rreth 0.4 mole azot.
- Për gazin tjetër, oksigjenin (O2), secili atom ka një masë atomike prej 16. Oksigjeni është gjithashtu diatomik, kështu që 16 herë 2 jep masën molare të oksigjenit në mostër 32. 10 gramë të ndarë me 32 jep afërsisht 0.3 mole oksigjen.
- Tjetra është dioksidi i karbonit (CO)2), e cila ka 3 atome, përkatësisht një atom karboni me një masë atomike prej 12 dhe dy atome oksigjeni me një masë atomike prej 16. Këto tre masa atomike shtohen për të marrë masën molare: 12 + 16 + 16 = 44. 10 gramët e tjerë ndahen me 44, kështu që rezultati është rreth 0.2 mole dioksid karboni.
Hapi 4. Shkruani vlerat e nishanit, vëllimin dhe temperaturën
Numrat u futën në formulën: Ptotal = (0, 4 * R * 310/2) azotit + (0, 3 * R * 310/2) oksigjen + (0, 2 * R * 310/2) dioksid karboni.
Për thjeshtësi, njësitë nuk shkruhen. Këto njësi do të fshihen në llogaritjet matematikore, duke lënë vetëm njësitë e presionit
Hapi 5. Shkruani vlerën e konstantes R
Presionet totale dhe të pjesshme do të shprehen në njësi atmosferike, kështu që vlera R e përdorur është 0.0821 L atm/K mol. Kjo vlerë futet më pas në ekuacion në mënyrë që formula të jetë Ptotal =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) azotit + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) oksigjen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) dioksid karboni.
Hapi 6. Llogaritni presionet e pjesshme për secilin gaz
Tani që të gjitha vlerat e kërkuara janë në dispozicion, është koha për të bërë matematikën.
- Për presionin e pjesshëm të azotit, 0.4 mole shumëzohet me një konstante prej 0.0821 dhe një temperaturë prej 310 gradë K, pastaj ndahet me 2 litra: 0.4 * 0.0821 * 310/2 = 5.09 atm, përafërsisht.
- Për presionin e pjesshëm të oksigjenit, 0.3 mole shumëzohen me një konstante prej 0.0821 dhe një temperaturë prej 310 gradë K, pastaj ndahen me 2 litra: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 atm, përafërsisht.
- Për presionin e pjesshëm të dioksidit të karbonit, 0.2 mole shumëzohen me një konstante prej 0.0821 dhe një temperaturë prej 310 gradë K, pastaj ndahen me 2 litra: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 atm, afërsisht.
- Tre presionet e pjesshme shtohen së bashku për të marrë presionin total: Ptotal = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54, ose 11.45 atm, pak a shumë.
Pjesa 3 nga 3: Llogaritja e Presionit Total, pastaj i Pjesshëm
Hapi 1. Përcaktoni formulën e presionit të pjesshëm si më parë
Përsëri, supozoni se një balonë prej 2 litrash përmban 3 gazra të ndryshëm: azot (N2), oksigjen (O2), dhe dioksidi i karbonit (CO)2) Masa e secilit gaz është 10 gram dhe temperatura e secilit është 37 gradë C.
- Temperatura në Kelvin është akoma e njëjtë 310 gradë dhe numri i nishaneve është afërsisht 0.4 mole azot, 0.3 mole oksigjen dhe 0.2 mole dioksid karboni.
- Njësia e presionit të përdorur është edhe atmosfera, kështu që vlera e konstantës R është 0.0821 L atm/K mol.
- Pra, ekuacioni i presionit të pjesshëm është ende i njëjtë në këtë pikë: Ptotal =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) azotit + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) oksigjen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) dioksid karboni.
Hapi 2. Shtoni numrin e nishaneve të secilit gaz në mostër për të marrë numrin e përgjithshëm të nishaneve të përzierjes së gazit
Meqenëse vëllimi dhe temperatura janë të njëjta për çdo mostër gazi, dhe secila vlerë molare shumëzohet gjithashtu me të njëjtën konstante, ne mund të përdorim vetinë shpërndarëse të matematikës për të rishkruar ekuacionin si më poshtë:total = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.
Bëni shumat: 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 mole të përzierjes së gazit. Ekuacioni do të jetë më i thjeshtë, përkatësisht P.total = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.
Hapi 3. Llogaritni presionin total të përzierjes së gazit
Bëni shumëzimin: 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 nishan, pak a shumë.
Hapi 4. Llogaritni proporcionin e secilit gaz që përbën përzierjen
Për të llogaritur proporcionin e secilit gaz në përzierje, ndani numrin e nishaneve të secilit gaz me numrin e përgjithshëm të nishaneve.
- Ka 0.4 mole azot, pra 0.4/0.9 = 0.44 (44 përqind) mostër, pak a shumë.
- Ka 0.3 mole azot, pra 0.3/0.9 = 0.33 (33 përqind) e mostrës, pak a shumë.
- Ka 0.2 mole dioksid karboni, pra 0.2/0.9 = 0.22 (22 përqind) e mostrës, pak a shumë.
- Edhe pse llogaritja e përqindjes së vlerësuar më lart kthehet 0.99, vlera dhjetore aktuale përsëritet. Kjo do të thotë që pas pikës dhjetore numri është 9 i cili përsëritet. Sipas përkufizimit kjo vlerë është e barabartë me 1, ose 100 përqind.
Hapi 5. Shumëzoni proporcionin e sasisë së secilit gaz me presionin total për të llogaritur presionin e pjesshëm
- Shumëzoni 0.44 * 11.45 = 5.04 atm, pak a shumë.
- Shumëzoni 0.33 * 11.45 = 3.78 atm, pak a shumë.
- Shumëzoni 0.22 * 11.45 = 2.52 atm, pak a shumë.
