Indhold

• Trin
• Råd
• Advarsel
• Hvad du har brug for

I kemi er "delvis tryk" trykket fra hver gas i blandingen af ​​gasser, der virker på det omgivende miljø, såsom en prøvegasbeholder i et laboratorium, en dykkers gasbeholder eller det omgivende rum. atmosfære. Du kan beregne trykket for hver gas i blandingen, hvis du kender dens masse, volumen og temperatur. Derefter tilføjes deltrykket for at få gasblandingens samlede tryk, eller du finder først det samlede tryk og finder derefter deltrykket.

Trin

Del 1 af 3: Forståelse af gasegenskaber

1. 

   Behandl hver gas som en "ideel" gas. I kemi er den ideelle gas en, der interagerer med andre gasser uden at blive tiltrukket af deres molekyler. Gasmolekyler kan kollidere med hinanden og hoppe ud som billardkugler uden deformation.
   • Trykket på en ideel gas stiger, når den komprimeres i et mindre rum og falder, når det spredes i et større rum. Dette forhold er kendt som Boyles lov (opkaldt efter videnskabsmand Robert Boyle). Matematikformlen viser, at dette forhold er k = P x V, eller mere simpelt k = PV, hvor k er et konstant forhold mellem tryk og volumen, P er tryk, og V er et legeme. areal.
   • Problemet kan gives trykket i en af ​​mange forskellige enheder. I hvilken pascal (Pa) defineres som kraften af ​​en newton, der virker på en kvadratmeter. En anden enhed er atmosfære (atm), der er defineret som trykket fra jordens atmosfære i en højde svarende til havets overflade. Trykket på 1 atm er 101.325 Pa.
   • Temperaturen på den ideelle gas stiger, når lydstyrken stiger og falder, når lydstyrken falder. Dette forhold er kendt som Charles's Law (opkaldt efter videnskabsmanden Jacques Charles). Den matematiske formel for dette er k = V / T, hvor k er det konstante forhold mellem volumen og temperatur, V er volumen, og T er temperatur.
   • Gassens temperatur i denne ligning beregnes i grader Kelvin og grader Kelvin ved at tilføje grader Celsius med 273.
   • Disse to forhold kan kombineres i en enkelt ligning: k = PV / T, eller de kan skrives som PV = kT.

2. 

   
   
   Definerer den masseenhed, der bruges til at måle gas. Gassen har både masse og volumen. Volumener måles normalt i liter (l), men der er to gasmasser.
   • Konventionelle masser måles i gram eller, hvis massen er stor nok, i kg.
   • Da de fleste gasser ofte er så lette, måles de også med en anden form for masse kaldet en molær masse eller molær masse. Molær masse defineres som summen af ​​atommassen for hvert atom i gassammensætningen med massen af ​​hvert atom sammenlignet med massen af ​​kulstof (værdi 12).
   • Da atomer og molekyler er så små at beregne, defineres massen af ​​gassen i mol. Antallet af mol i en gasmængde kan beregnes ved at dividere gasens masse med dens molære masse og betegnes med bogstavet n.
   • Vi kan erstatte enhver konstant k i gasligningen med produktet af n, antallet af mol og en ny konstant R. Vi har nu ligningen nR = PV / T eller PV = nRT.
   • R-værdien afhænger af den enhed, der bruges til at måle gasens tryk, volumen og temperatur. Hvis volumen er i liter, temperatur i grader Kelvin og tryk i atmosfærer, er dette 0,0821 L atm / K mol. Du kan også skrive 0,0821 L atm K mol for at undgå at skulle bruge delingens skråstreg i måleenheder.

3. 

   
   
   Daltons lov om delvis pres. Denne lov blev foreslået af kemiker og fysiker John Dalton, der præsenterede konceptet med et kemisk element lavet af atomer for første gang. Daltons lov siger, at det samlede tryk for gasblandingen er det samlede tryk for hver gas i blandingen.
   • Daltons lov kan skrives i ligningen efter P_{i alt} = P₁ + P₂ + P₃ ... med mængden af ​​tryk P lig med antallet af gasser i blandingen.
   • Dalton Law-ligningen kan udvikles, når man beskæftiger sig med gasser, hvis partielle tryk er ukendt, men hvis volumen og temperatur er kendt. Deltrykket af en gas er det tryk, der udøves af den samme mængde gas i en tank, der kun indeholder den alene.
   • For hvert partialtryk kan vi omskrive den ideelle gasligning PV = nRT til en form, der kun har P på venstre side af ligetegnet. Således er vi nødt til at dele de to sider med V: PV / V = ​​nRT / V. De to V'er på venstre side elimineres, hvilket efterlader P = nRT / V i slutningen.
   • Udskift derefter denne formel med hvert bogstav P på højre side af partialtryksligningen: P_{i alt} = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
   reklame

Del 2 af 3: Beregn deltryk, derefter totaltryk

1. 

   
   
   
   
   Bestem partielle trykligninger for de givne problemer. For at illustrere denne beregning antager vi, at vi har en 2 liters flaske indeholdende 3 gasser: nitrogen (N₂), ilt (O₂) og kuldioxid (CO₂). Hver gas har 10 g, og temperaturen for hver gas i cylinderen er 37 grader Celsius. Vi er nødt til at finde partialtrykket for hver gas og det samlede tryk af den gasblanding, der virker på cylinderen.
   • Partialtryksligningen skrives som følger P_{i alt} = P_Kvælstof + P_ilt + P_carbondioxid.
   • Da vi er på udkig efter trykket i hver gas, kender vi volumen, temperatur, og vi kan finde molnummeret for hver gas baseret på deres masse, denne ligning omskrives til: P_{i alt} = (nRT / V) _Kvælstof + (nRT / V) _ilt + (nRT / V) _carbondioxid

2. 

   
   
   Konverter temperaturen til grader Kelvin. Gassens temperatur er 37 grader Celsius, så vi tilføjer 37 plus 273 for at få 310 grader K.

3. 

   Find antallet af mol af hver gas i flasken. Antallet af mol gas er massen af ​​gassen divideret med dens molære masse, hvor den molære masse er den samlede masse af hvert atom, der udgør stoffet.
   • For den første gas har kvælstof molekylformlen (N₂), har hvert atom en masse 14. Da nitrogenmolekylet har to atomer, skal vi gange 14 med 2 for at få en molekylvægt på nitrogen 28 og derefter dele massen i gram med 10 g. give 28 for at få antallet af mol, afrund resultatet til ca. 0,4 mol nitrogen.
   • For den anden gas har ilt molekylformlen (O₂), har hvert atom en masse på 16. Oxygenmolekylet har også to atomer, vi skal gange 16 med 2 for at få en iltmolekylmasse på 32. At dele 10g med 32 giver et omtrentligt resultat. 0,3 mol ilt i flasken.
   • En tredje gas er formlen kuldioxid (CO₂), der er 3 atomer: et carbonatom med masse 12, to oxygenatomer med hvert atom med masse 16. Vi tilføjer massen af ​​tre atomer: 12 + 16 + 16 = 44 er masse molekyle. At dele 10 g med 44 giver ca. 0,2 mol kuldioxid.

4. 

   
   
   Sæt værdierne for mol, volumen og temperatur i ligningen. Nu ser ligningen sådan ud: P_{i alt} = (0,4 * R * 310/2) _Kvælstof + (0,3 * R * 310/2) _ilt + (0,2 * R * 310/2) _carbondioxid.
   • For enkelheds skyld udelader vi måleenheden for værdierne. Disse enheder vil blive ødelagt, når du har løst ligningen, og kun efterlader måleenheden for resultatet i trykket.

5. 

   Udskift værdien af ​​konstanten R. Vi vil udarbejde resultaterne af det delvise og det samlede tryk i atmosfærer, så vi bruger en R-værdi på 0,0821 L atm / K mol. At sætte denne værdi i ligningen giver P_{i alt} =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Kvælstof + (0,3 *0,0821 * 310/2) _ilt + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _carbondioxid.

6. 

   Beregn partialtrykket for hver gas. Nu hvor vi har tilsluttet vores værdier, er den næste ting at gøre det at løse det.
   • For delvist tryk af nitrogen multipliceres 0,4 mol med konstanten 0,0821 og temperaturen 310 grader K, divideres derefter med 2 liter: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm (ca.).
   • For iltpartiets tryk multipliceres 0,3 mol med konstanten 0,0821 og temperaturen 310 grader K, divideres derefter med 2 liter: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm (ca.).
   • For kuldioxidens partialtryk multipliceres 0,2 mol med konstanten 0,0821 og temperaturen 310 grader K, divideres derefter med 2 liter: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 atm (ca.).
   • Tilføj nu disse tryk for at finde det samlede tryk: P_{i alt} = 5,09 + 3,82 + 2,54 = 11,45 atm (ca.).
   reklame

Del 3 af 3: Beregn totaltryk, derefter partielt tryk

1. 

   Bestem partialtryksligningen som ovenfor. Antag igen, at vi har en 2 liters flaske, der indeholder 3 gasser: nitrogen (N₂), ilt (O₂) og kuldioxid (CO₂). Hver gas har 10 g, og temperaturen for hver gas i cylinderen er 37 grader Celsius.
   • Kelvin-temperaturen er stadig 310 grader, og ligesom ovenfor har vi cirka 0,4 mol nitrogen, 0,3 mol ilt og 0,2 mol kuldioxid.
   • På samme måde beregner vi resultaterne under atmosfære, så vi bruger en R-værdi på 0,0821 L atm / K mol.
   • På dette tidspunkt forbliver partialtryksligningen: P_{i alt} =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Kvælstof + (0,3 *0,0821 * 310/2) _ilt + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _carbondioxid.

2. 

   Tilføj antallet af mol af hver gas i cylinderen for at finde den samlede mol af gasblandingen. Da volumen og temperaturer for gasserne i cylinderen er de samme, og molekylvægten for hver gas også ganges med den samme konstant, kan vi bruge matematikkens fordelingsegenskab til at omskrive ligningen. Processen er P_{i alt} = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • Tilsæt 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol gasblanding. Ligningen reduceres yderligere til P_{i alt} = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   Find gasblandingens samlede tryk. Tag 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol (ca.).

4. 

   Find andelen af ​​hver gas, der udgør blandingen. Du deler antallet af mol pr. Gas med det samlede antal mol af gasblandingen.
   • Vi har 0,4 mol kvælstof, så vi tager 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) i gasblandingen (ca.).
   • Vi har 0,3 mol ilt, så vi tager 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) i gasblandingen (ca.).
   • Vi har 0,2 mol kuldioxid, så vi tager 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) i gasblandingen (ca.).
   • Selvom de omtrentlige procentdele ovenfor kun udgør 0,99, gentager decimalerne i virkeligheden, hvor summen er en serie på 9'ere efter kommaet. Per definition svarer dette til 1 eller 100 procent.

5. 

   Multiplicer forholdet mellem masse pr. Gas med totalt tryk for at finde partialtrykket.
   • Tag 0,44 * 11,45 = 5,04 atm (ca.).
   • Tag 0,33 * 11,45 = 3,78 atm (ca.).
   • Tag 0,22 * 11,45 = 2,52 atm (ca.).
   reklame

Råd

• Du vil bemærke en lille uoverensstemmelse mellem beregningen af ​​partialtryk og beregning af partialtryk først og beregning af partialtryk. Husk, at de beregnede værdier kun er omtrentlige, fordi vi afrunder til 1 eller 2 tal efter kommaer for at gøre dem enklere.Hvis vi bruger en lommeregner til at udføre beregninger uden afrunding, vil afvigelsen mellem disse to metoder være endnu mindre, ikke engang.

Advarsel

• For dykkere er kendskab til gasens delvise tryk især vigtigt, da det er relateret til deres liv. Et iltpartialtryk, der er for lavt, kan medføre bevidsthedstab eller død, mens for højt nitrogen- eller iltpartialtryk kan forårsage forgiftning.

Hvad du har brug for

• Bærbar
• Referencebog til atommasse / molær masse