Calculați presiunea parțială

În chimie, "presiunea parțială" se referă la presiunea pe care fiecare gaz dintr-un amestec de gaze exercită asupra mediului său, cum ar fi un balon Erlenmeyer, cilindrul de oxigen al unui scafandru sau limita atmosferei. Puteți calcula presiunea fiecărui gaz într-un amestec separat, dacă știți cât de mult din acest gaz este prezent, ce volum este necesar și ce este temperatura. Puteți apoi să adăugați această presiune parțială la presiunea totală a amestecului de gaze sau să calculați mai întâi presiunea totală și apoi să determinați presiunea parțială a fiecărui gaz.

conținut

Pași
Partea 1insight în proprietățile gazelor
Partea 2se calculează presiunea parțială și apoi totală
Partea 3calculul presiunii totale și parțiale
Sfaturi
Avertismente
Accesorii

pași

Partea 1
Insight în proprietățile gazelor

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 1

Tratați fiecare gaz ca un gaz "ideal". Un gaz ideal în chimie este un gaz care interacționează cu alte gaze fără a fi atras de moleculele lor. Moleculele individuale se pot lovi unul pe celălalt și pot sări ca niște bile de biliard fără a fi deformate în nici un fel.

Presiunea gazelor ideale crește atunci când acestea sunt presate în spații mai mici și scade atunci când li se dă mai mult spațiu. Această relație se numește Legea lui Boyle, numită după Robert Boyle. Ecuația este k = P x V, sau mai general, k = PV, unde k este relația constantă, P este presiunea și V este volumul.
Presiunea poate fi dată într-una din unitățile posibile de măsurare. O posibilitate este Pascal (Pa), definită ca puterea unui Newton pe un metru pătrat. Altă este atmosfera (atm.), Definită ca presiunea atmosferei la nivelul mării. O presiune de 1 atm. este egal cu 101,325 Pa.
Temperatura unui gaz ideal se ridică sau cade cu volumul de gaz. Această relație se numește Legea lui Charles, numită după Jacques Charles. Matematic scrieți acest lucru ca k = V / T, unde k este relația constantă dintre volum și temperatură, V este volumul și T este temperatura.
În această ecuație, temperatura pentru gaze este indicată în grade Kelvin, pe care le puteți converti prin adăugarea a 273 la numărul de grade Celsius.
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 2

Definiți cantitățile în care sunt măsurate gazele. Gazele au atât masa, cât și volumul. Volumul este de obicei măsurat în litri (l), dar există două tipuri de masă.

Acordul este de a măsura masa în grame sau, în cazul în care există o masă suficientă, în kilograme.

Datorită masei mici de gaze, ele sunt, de asemenea, măsurate într-o altă formă de masă, și anume masa moleculară sau masa molară. Masa moleculară este definită ca suma masei atomice a fiecărui atom din compoziția care compune gazul, fiecare atom fiind comparat cu valoarea de 12 pentru carbon.

Deoarece atomii și moleculele sunt prea mici pentru a lucra cu, o cantitate de gaz este definită ca numărul de Mol. Numărul de moli prezenți într-un anumit gaz poate fi găsit prin împărțirea masei cu masa molară, iar aceasta este reprezentată de litera n.

Putem înlocui constanta aleatoare k în ecuația gazului cu produsul lui n, numărul de Mole și o nouă constantă R. Ecuația poate fi acum scrisă ca nR = PV / T sau PV = nRT.

Valoarea R depinde de unitățile utilizate pentru a măsura presiunea, volumul și temperatura gazelor. Având în vedere volumul în litri, temperatura în grade Kelvin și presiunea în atmosferă, valoarea sa este de 0,0821 l atm / K mol. Acest lucru poate fi remarcat ca 0.0821 L atm. K^-1 mol ^-1 pentru a evita marcarea divizării în unități.

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 3

Înțelege Legea lui Dalton privind presiunea parțială. Legea lui Dalton este, după cum indică și numele, dezvoltat de chimist și fizician John Dalton, care mai întâi ideea a lucrat ca elementele chimice sunt compuse din atomi, și precizează că presiunea totală a unui amestec de gaz este egal cu suma presiunea fiecăruia dintre gazele din amestec.

Legea lui Dalton poate fi scrisă sub forma unei comparații ca P_total = P₁ + P₂ + P₃ ... cu atât de multe adăugiri la sfârșitul semnalului egal când există gaze în amestec.

Legea lui Dalton poate fi extinsă atunci când se lucrează cu gaze din care nu se cunoaște presiunea parțială individuală, dar despre care cunoaștem volumul și temperatura. Presiunea parțială a unui gaz este aceeași cu cea a gazului atunci când acesta este singurul gaz din vas.

Pentru fiecare presiune parțială, putem rescrie ecuația ideală de gaz, astfel încât în locul formulei PV = nRT, avem doar P sunt pe partea stângă a semnului egal. Pentru a obține acest lucru făcut, vom împărți ambele părți de V: PV / V = nRT / V V. două pe partea stângă se anulează reciproc, așa că P = nRT / V în așteptare.

Putem apoi plasa fiecare instanță a lui P în partea dreaptă a ecuației de presiune parțială cu un indice: P_total = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ ...

Partea 2
Se calculează presiunea parțială și apoi totală

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială Pasul 4

Definiți ecuația presiunii parțiale pentru gazele cu care lucrați. În scopul acestui calcul, presupunem că un balon Erlenmeyer de 2 litri conține 3 gaze: azot (N₂), oxigen (O.₂) și dioxid de carbon (CO₂). Fiecare gaz cântărește 10 g, iar temperatura fiecărui gaz din flaconul Erlenmeyer este de 37 de grade Celsius. Trebuie să determinăm presiunea parțială a fiecărui gaz și presiunea totală pe care amestecul de gaz îl exercită asupra balonului.

Comparația noastră de presiune parțială este acum P_total = P_azot + P_oxigen + P_{dioxid de carbon} .
Deoarece încercăm să determinăm presiunea fiecărui gaz, cunoaștem volumul și temperatura și putem calcula câte moli ai fiecărui gaz sunt prezenți pe baza masei, putem rescrie această ecuație după cum urmează: P_total = (nRT / V) _azot + (nRT / V) _oxigen + (nRT / V) _{dioxid de carbon}

Transformați temperatura în grade Kelvin. Temperatura este de 37 de grade Celsius, deci adăugăm 273 și ajungem la 310 de grade K.

Determinați numărul de moli ai fiecărui gaz prezent în eșantion. Numărul de moli ai unui gaz este masa acestui gaz împărțită la masa molară, suma masei atomice a fiecărui atom din compoziție.

Fiecare atom din primul gaz, azot (N₂) Are o greutate atomică 14. Deoarece azotul este diatomic (ea formează molecule având doi atomi), avem 14 înmulțit cu 2, pentru a calcula că concentrația de azot din probă are o masă molară de 28. Apoi, împărțirea masei , 10 g, prin 28, și obțineți numărul de moli pe care îi rotunjim până la 0,4 moli de azot.

Fiecare atom din al doilea gaz, oxigen (O₂) Are o greutate atomică de 16. Oxigenul este, de asemenea, diatomic, deci se înmulțește cu 2 16, și, astfel, pentru a găsi că oxigenul din exemplul nostru are o masă molară de 32. Partea 10 g de 32, și vom obține răspunsul aproximativ 0,3 mol oxigen.

Al treilea gaz, dioxid de carbon (CO₂) Are 3 atomi: un atom de carbon, având o greutate atomică de 12 și doi atomi de oxigen, fiecare având o greutate atomică de 16. Contam cele trei greutăți împreună la: + 16 + 12 16 = 44 este astfel masa molară. Partea 10 g până la 44 și obținem ca răspuns aproximativ 0,2 moli de dioxid de carbon.

Imaginea cu titlul Calculați presiunea parțială Pasul 7

Introduceți valorile pentru molii, volumul și temperatura din ecuație. Comparația noastră arată acum: P_total= (0,4 * R * 310/2)_azot+(0,3 * R * 310/2)_oxigen+(0,2 * R * 310/2)_{dioxid de carbon}.

Din motive de simplitate am omis unitățile valorilor. Aceste unități vor fi compensate una în alta în timpul calculului, lăsând doar unitatea pentru afișarea presiunii.

Imaginea intitulată Calculați presiunea parțială 8

Introduceți valoarea pentru constanta R. Vom raporta presiunea parțială și totală în atmosferă, deci vom folosi valoarea R pentru 0,0821 L atm / K mol. Introduceți această valoare în ecuație și vom primi răspunsul: P_{total dă}= (0,4 * 0,0821 * 310/2)_azot+(0,3 * 0,0821 * 310/2)_oxigen+(0,2 * 0,0821 * 310/2)_{dioxid de carbon}.

Calculați presiunea parțială pentru fiecare gaz. Acum că am obținut valorile, este timpul să efectuăm calculele matematice.

Pentru presiunea parțială a azotului, înmulțim 0,4 mol cu constanta noastră 0,0821 și temperatura de 310 grade K, după care împărțim cu 2 litri: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm. (Aproximativ).

Pentru presiunea parțială a oxigenului, înmulțim 0,3 mol de constanta 0.0821, iar temperatura noastră de 310 grade K, pe care din nou împărțirea la 2 litri: * 0.0821 * 0.3 310/2 = 3,82 atm. (Aproximativ).

Pentru presiunea parțială a dioxidului de carbon, 0,2 mol înmulțim cu constanta de 0.0821, iar temperatura noastră de 310 grade K, pe care din nou împărțirea la 2 litri: * 0.0821 * 0,2 310/2 = 2, 54 atm. (Aproximativ).

Îmbinările acumulează fiecare presiune pentru presiunea totală: P_total = 5,09 + 3,82 + 2,54 sau 11,45 atm. (Aproximativ).

Partea 3
Calculul presiunii totale și parțiale

Definiți comparația presiunii parțiale ca mai înainte. Din nou, presupunem un balon Erlenmeyer de 2 litri cu 3 gaze: azot (N₂), oxigen (O.₂) și dioxid de carbon (CO₂). Există 10 g din fiecare gaz, iar temperatura fiecărui gaz din vas este de 37 de grade Celsius.

Temperatura Kelvin este încă de aproximativ 310 de grade, și ca și înainte, avem aproximativ 0,4 moli de azot, 0,3 moli de oxigen și 0,2 moli de dioxid de carbon.
În mod similar, vom reține din nou presiunea din atmosferă, folosind 0,0821 L atm / K mol ca valoare pentru constanta R.
Astfel, ecuația de presiune parțială pare la fel în acest punct: P_total= (0,4 * 0,0821 * 310/2)_azot+(0,3 * 0,0821 * 310/2)_oxigen+(0,2 * 0,0821 * 310/2)_{dioxid de carbon}.

Se adaugă numărul de moli din fiecare gaz din probă pentru a determina numărul total de moli din amestecul de gaze. Deoarece volumul și temperatura sunt aceleași pentru fiecare probă în gazul, și să nu mai menționăm că orice valoare molară este înmulțită cu aceeași constantă, putem folosi proprietatea distributiv de matematică pentru a rescrie ecuația ca P_total = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.

0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol de amestec gazos. Acest lucru simplifică mai departe comparația în: P_total = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

Determinați presiunea totală a amestecului de gaze. 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 moli (aproximativ).

Determinați cât de mult se formează fiecare gaz din amestecul total de gaze. Faceți acest lucru împărțind numărul total de cariere cu numărul de cariere din fiecare gaz.

Există 0,4 moli de azot, adică 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) din probă (aproximativ).

Există 0,3 moli de oxigen, adică 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) din probă (aproximativ).

Există 0,2 moli de dioxid de carbon, deci 0,2 / 0,9 = 0,22 (22 la suta) din eșantion (aproximativ).

Deși ratele estimate de mai sus se ridică la 0,99, păstrați zecimalele se repete în realitate, astfel încât suma de fapt, o serie repetitivă de nouari după virgulă. Prin definiție, aceasta este aceeași ca 1 sau 100 de procente.

Înmulțiți cantitatea proporțională a fiecărui gaz cu presiunea totală pentru a determina presiunea 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

Tu, în principiu, o mică diferență în valorile notate pe baza presiunilor parțiale și apoi se determină presiunea totală, în comparație cu prima dată, determinarea presiunii totale, și apoi presiunea parțială. Amintiți-vă că valorile indicate sunt aproximative, datorită rotunjirii 1 sau 2 zecimale (pentru a le face mai ușor de înțeles. Dacă faci calculele le efectuează un calculator fără rotunjire, veți observa fie o diferență mai mică între cele două metode sau fără nici o diferență.

avertismente

Cunoașterea presiunii parțiale a gazelor poate însemna o chestiune de viață sau de moarte pentru scafandri. o presiune parțială prea scăzută de oxigen poate inconștiență sau deces au ca efect, în timp ce o presiune parțială prea ridicată atât azot și oxigen, poate fi de asemenea toxic.