Hoe om die parsiële druk te bereken

In die chemie verwys "gedeeltelike druk" na die druk wat elke gas in `n gasmengsel op sy omgewing uitoefen, soos teen `n fles, die lugtenk van `n duiker of die limiet van een atmosfeer. Jy kan die druk van elke gas in `n mengsel bereken as jy die hoeveelheid wat daar is, die volume wat dit besit en die temperatuur daarvan weet. Dan kan jy hierdie gedeeltelike druk byvoeg om die totale druk van die gasmengsel te vind of die totale druk eerste en dan die gedeeltelike druk kan vind.

conținut

Stappe
Deel 1
Deel 2
Deel 3
Wenke
Waarskuwings
Dinge wat jy nodig het

stappe

Deel 1

Verstaan die eienskappe van gasse

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 1

Behandel elke gas as `n "ideale" gas. In chemie is `n ideale gas een wat met ander in wisselwerking is sonder om aan sy molekules gelok te word. Die individuele molekules kan bots met mekaar en weier soos biljartballe sonder om op enige manier te vervorm.

Die druk van die ideale gasse styg namate dit in kleiner ruimtes styf word en afneem namate hulle in groter gebiede uitbrei. Hierdie verhouding staan bekend as Boyle`s Law, ter ere van Robert Boyle. Dit word wiskundig geskryf as k = P x V of meer eenvoudig, k = PV, waar k die konstante verhouding verteenwoordig, P die druk en V die volume.
Dit is moontlik om die druk uit te druk deur een van verskeie moontlike eenhede te gebruik. Een is die pascal (Pa), wat gedefinieer word as `n krag van `n newton wat oor `n vierkante meter toegedien word. Nog `n atmosfeer (atm), wat gedefinieer word as die druk van die Aarde se atmosfeer op seevlak. `N Druk van 1 atm is 101,325 Pa.
Die temperatuur van die ideale gasse styg namate hul volumes ook toeneem en afneem wanneer die teenoorgestelde gebeur. Hierdie verhouding staan bekend as Charles`s Law, ter ere van Jacques Charles. Dit word wiskundig geskryf as k = V / T, waar k die konstante verhouding tussen volume en temperatuur verteenwoordig, V verteenwoordig weer volume en T by temperatuur.
In hierdie vergelyking word gastemperature in Kelvin grade gegee, wat gevind word deur 273 by te voeg tot die aantal grade Celsius in die gastemperatuur.
Hierdie twee verhoudings kan in `n enkele vergelyking gekombineer word: k = PV / T, wat ook as PV = kT geskryf kan word.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 2

Definieer die hoeveelhede waarin gasse gemeet word. Die gasse het massa en volume. Die volume word gewoonlik in liter (l) gemeet, maar daar is twee soorte massa.

Konvensionele deeg word gemeet in gram of, indien groot genoeg, in kilogram.

As gevolg van die klein swaar wat die gasse oor die algemeen is, word hulle ook gemeet met `n ander vorm van massa genaamd molekulêre massa of molêre massa. Die molêre massa word gedefinieer as die som van die atoomgewigte van elke atoom in die verbinding waarvan die gas saamgestel is, en vergelyk elkeen met die waarde van 12 vir die koolstof.

Omdat atome en molekules te klein is om saam te werk, word die hoeveelhede gasse in mol gedefinieer. Jy kan die hoeveelheid mol teenwoordig in `n gegewe gas vind deur die massa tussen die molêre massa te verdeel en die resultaat met die letter n te verteenwoordig.

Dit is moontlik om die konstante k in vergelyking arbitrêre gas te vervang met die produk van N, die aantal mol (mol) en `n nuwe konstante R. Nou is die vergelyking kan geskryf word as nR = PV / T of PV = nRT.

Die waarde van R sal afhang van die eenhede wat gebruik word om die druk, volumes en temperature van die gasse te meet. Vir die volume in liter, die temperatuur in grade Kelvin en die druk in atmosferes, is die waarde 0.0821 L atm / K mol. Dit kan ook as 0.0821 L atm K mol geskryf word om te verhoed dat die delingsdiagonaal gebruik word met die eenhede van maat.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 3

Verstaan Dalton se wet van gedeeltelike druk. John Dalton chemikus en fisikus, wat die konsep dat die chemiese elemente is saamgestel uit atome die eerste voorgestelde, is dat hierdie wet, wat bepaal dat die totale druk van `n gas mengsel is die som van die druk elke ontwikkel van die gasse teenwoordig in die vermelde mengsel.

Dalton se wet kan soos volg in die vorm van `n vergelyking geskryf word: P_totale = P₁ + P₂ + P₃ ... met soveel toevoegings as daar gasse in die mengsel is na die gelyke teken.

Die Dalton se wetvergelyking kan verleng word wanneer dit met gasse werk waarvan die individuele gedeeltelike druk onbekend is, maar wie se volumes en temperature bekend is. Die gedeeltelike druk van `n gas sal dieselfde waarde hê asof dieselfde hoeveelheid gas die enigste in die houer was.

Vir elk van die parsiële druk kan ons die begrip gasvergelyking herskryf sodat in plaas van die vorm PV = nRT ons slegs P aan die linkerkant van die gelykaat kan hê. Om dit te doen, sal ons albei kante verdeel tussen V: PV / V = nRT / V. Die twee V`s aan die linkerkant word gekanselleer, wat ons met P = nRT / V.

Dan kan ons elke subskripsie P regs van die parsiële drukvergelyking vervang: P_totale = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ ...

Deel 2

Bereken die gedeeltelike druk en dan die totale druk

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 4

Definieer die gedeeltelike drukvergelyking vir die gasse waarmee u sal werk. Vir hierdie berekening sal ons aanneem dat `n 2 liter-fles 3 gasse bevat: stikstof (N₂), suurstof (O₂) en koolstofdioksied (CO₂). Daar is 10 g van elke gas en elkeen het `n temperatuur van 37 ° C (98.6 ° F) in die fles. Ons moet die gedeeltelike druk vir elke gas en die totale druk wat die gasmengsel op die houer uitoefen, vind.

Ons gedeeltelike drukvergelyking word P_totale = P_stikstof + P_suurstof + P_{koolstofdioksied}.
Aangesien ons probeer om elke gas druk vind uitgeoefen weet die volume en temperatuur, en kan die aantal mol van elke gas vind in `n massabasis, kan ons hierdie vergelyking herskryf as: P_totale = (nRT / V) _stikstof + (nRT / V) _suurstof + (nRT / V) _{koolstofdioksied}

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 5

Omskakel die temperatuur na Kelvin. Die temperatuur in grade Celsius is 37, so ons voeg 273 tot 37 om 310 grade K te kry.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 6

Vind die aantal mol van elke gas wat in die monster teenwoordig is. Die aantal mol van `n gas is die massa van genoemde gas gedeel deur sy molêre massa, wat ons gesê het, was die som van die atoomgewigte van elke atoom wat in die verbinding teenwoordig is.

Vir ons eerste gas, stikstof (N₂), Elke atoom met `n atoomgewig van 14. Omdat diatomiese stikstof is (twee-atoom molekule te vorm), ons moet vermenigvuldig 14 met 2 om uit te vind wat die stikstof in ons voorbeeld het `n molêre massa van 28. Dan deel ons die deeg In gram, 10 g, tussen 28, om die aantal mol te verkry, wat ons sal benader tot 0,4 mol stikstof.

Vir ons tweede gas, suurstof (O₂), Elke atoom met `n atoomgewig van 16. Suurstof is ook diatomiese, so vermeerder 16 deur 2 om uit te vind wat die suurstof in ons het `n molêre massa van 32. 10 g Split tussen 32 gee ongeveer 0,3 mol suurstof in ons monster.

Ons derde gas, koolstofdioksied (CO₂) Het `n drie atome, een koolstof, met `n atoomgewig van 12 en twee suurstofatome, elk met `n atoomgewig van 16. Ons voeg nou al drie gewigte: 12 + 16 + 16 = 44 as die molêre massa. Die verdeling van 10 g tussen 44 gee ons ongeveer 0,2 mol koolstofdioksied.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 7

Verbind die waardes vir die mol, volume en temperatuur. Nou lyk ons vergelyking soos volg: P_totale = (0.4 * R * 310/2) _stikstof + (0.3 * R * 310/2) _suurstof + (0.2 * R * 310/2) _{koolstofdioksied}.

Om dinge te vereenvoudig, het ons die eenhede van meting wat die waardes vergesel, weggelaat. Hierdie eenhede sal gekanselleer word nadat die berekeninge uitgevoer is. Slegs die meeteenheid wat ons gebruik om die druk aan te bied, verlaat.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 8

Koppel die waarde vir die konstante R. Ons sal die gedeeltelike en totale druk in atmosferes voorstel, dus sal R `n waarde van 0,0821 L atm / K mol hê. Om hierdie waarde in die vergelyking te verbind, gee ons nou P_totale = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _stikstof + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _suurstof + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{koolstofdioksied}.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 9

Bereken die gedeeltelike druk vir elke gas. Noudat ons die waardes in plek het, is dit tyd om die berekeninge te doen.

Vir die gedeeltelike druk van stikstof, 0,4 mol vermenigvuldig met 0,0821 en ons konstante temperatuur van 310 grade van ons K en dan deel deur 2 liter: * 0,0821 * 310/2 0.4 = 5.09 OTM, oor.

Vir die parsiële druk van suurstof, 0,3 mol vermenigvuldig met 0,0821 en ons konstante temperatuur van 310 grade van ons K en dan deel deur 2 liter: * 0,0821 * 310/2 0.3 = 3,82 OTM, oor.

Vir die gedeeltelike druk van koolstofdioksied vermenigvuldig ons 0,2 mol by ons konstante van 0.0821 en ons temperatuur van 310 grade K en dan verdeel ons met 2 liter: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 atm, ongeveer.

Nou voeg ons hierdie druk by om die totale druk te vind: P_totale = 5,09 + 3,82 + 2,54 of 11,45 atm, ongeveer.

Deel 3

Bereken die totale druk en dan die gedeeltelike druk

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 10

Definieer die gedeeltelike drukvergelyking soos wat jy vroeër gedoen het. Weereens sal ons aanvaar dat ons `n 2 liter-fles bevat wat 3 gasse bevat: stikstof (N₂), suurstof (O₂) en koolstofdioksied (CO₂). Daar is 10 g van elke gas en elkeen het `n temperatuur van 37 ° C (98.6 ° F).

Die temperatuur in Kelvin sal steeds 310 wees, en soos voorheen het ons ongeveer 0,4 mol stikstof, 0,3 mol suurstof en 0,2 mol koolstofdioksied.
Op dieselfde manier sal ons steeds druk in atmosferes aanbied, dus gebruik ons die waardes van 0.0821 L atm / K mol vir die konstante R.
Op hierdie manier bly ons gedeeltelike drukvergelyking op dieselfde tyd dieselfde: P_totale = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _stikstof + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _suurstof + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{koolstofdioksied}.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 11

Voeg die aantal mol van elke gas in die monster by om die totale aantal mol in die gasmengsel te vind. Omdat die volume en temperatuur dieselfde is vir elke monster in die gas, om nie te noem dat elke molêre waarde met dieselfde konstante vermenigvuldig word nie, kan ons die verdelende eienskap van wiskunde gebruik om die vergelyking soos volg te herschryf: P_totale = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.

Voeg 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol gasmengsel. Dit vereenvoudig verder die vergelyking met P_totale = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 12

Vind die totale druk van die gasmengsel. Vermenigvuldig 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 mol, ongeveer.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 13

Vind die verhouding wat elke gas in die totale mengsel het. Om dit te doen, verdeel die aantal mol van elke gas volgens die totale aantal mol.

Daar is 0,4 mol stikstof, dus ongeveer 0,4 / 0,9 = 0,44 (44 persent) van die monster.

Daar is 0,3 mol stikstof, dus ongeveer 0,3 / 0,9 = 0,33 (33 persent) van die monster.

Daar is 0,2 mol koolstofdioksied, dus ongeveer 0,2 / 0,9 = 0,22 (22 persent) van die monster.

Alhoewel die benaderde persentasies wat voorheen aangedui is, slegs 0,99 byvoeg, word die werklike desimale getalle herhaal, dus die som sou eintlik `n herhaalde reeks getalle 9 na die desimale wees. Per definisie is dit dieselfde as 1 of 100 persent.

Prent getiteld Bereken gedeeltelike druk Stap 14

Vermenigvuldig die proporsionele hoeveelheid van elke gas met die totale druk om die parsiële druk te vind.

Vermenigvuldig 0.44 * 11.45 = 5.04 atm, ongeveer

Vermenigvuldig 0.33 * 11.45 = 3.78 atm, ongeveer

Vermenigvuldig 0.22 * 11.45 = 2.52 atm, ongeveer

wenke

U sal `n geringe verskil in die waardes sien tussen die eerste druk en dan die totaal, en die totale druk eerste en dan die gedeeltelike druk. Onthou dat die gegewe waardes benaderings is en rond 1 of 2 desimale om die waardes makliker te verstaan. As u self berekenings doen met behulp van `n onomkringe sakrekenaar, sal u `n geringe verskil tussen die twee metodes of glad nie sien nie.

waarskuwings

Om die gedeeltelike druk van die gasse te ken, kan `n kwessie van lewe en dood vir duikers word. `N Te lae gedeeltelike druk van suurstof kan bewusteloosheid en dood veroorsaak, terwyl `n te hoë partiële druk van stikstof of suurstof ook toksies kan wees.

Dinge wat jy nodig het

sakrekenaar
`N Naslaanboek vir atoomgewigte en molêre massas

Wys meer ... (12)

Deel op sosiale netwerke:

Verwante