Химиядагы "жарым -жартылай басым" - бул газ аралашмасындагы ар бир газдын көлөмдүү колба, сууга түшүүчү аба танкасы же атмосфералык чек ара сыяктуу басымы. Сиз газдын көлөмүн, ээлеген көлөмүн жана температурасын билсеңиз, аралашмадагы ар бир газдын басымын эсептей аласыз. Жарым -жартылай басымдарды газ аралашмасынын жалпы басымын эсептөө үчүн кошууга болот. Башка жагынан алганда, жалпы басым жарым -жартылай басымын эсептөө үчүн алдын ала эсептелиши мүмкүн.
Кадам
3төн 1 бөлүк: Газдардын касиеттерин түшүнүү
Кадам 1. Ар бир газды "идеалдуу" газ катары караңыз
Химияда идеалдуу газ башка газдар менен молекулаларына тартылбай өз ара аракеттенүүчү газ. Жалгыз турган молекулалар деформацияланбастан бильярд сыяктуу секирип, секире алышат.
- Идеалдуу газдын басымы кичине мейкиндикте кысылганда жогорулайт жана чоң мейкиндикте кеңейгенде төмөндөйт. Бул мамиле Роберт Бойл жараткан Бойл мыйзамы деп аталат. Математикалык жактан формула k = P x V, же жөнөкөйлөтүлгөн k = PV, k - туруктуу, P - басым, V - көлөм.
- Басым үчүн бир нече мүмкүн болгон бирдиктер бар. Алардын бири - Паскаль (Па). Бул бирдик бир чарчы метр аянтка колдонулган бир Ньютондун күчү катары аныкталат. Дагы бир бирдик - атмосфера (атм). Атмосфера - Жердин атмосферасынын деңиз деңгээлиндеги басымы. 1 атм басым 101,325 Па барабар.
- Идеалдуу газдын температурасы көлөмдүн көбөйүшү менен көтөрүлөт жана көлөмдүн азайышы менен төмөндөйт. Бул байланыш окумуштуу Жак Чарльз жараткан Чарльз мыйзамы деп аталат. Математикалык формула k = V / T, мында k - көлөм жана температуранын константасы, V - көлөм, Т - температура.
- Бул теңдемедеги газдын температурасы Цельсий боюнча даража маанисине 273 санын кошуу менен алынган Келвин градусунда берилет.
- Жогорудагы эки формуланы бир теңдеме менен бириктирсе болот: k = PV / T, аны PV = kT деп да жазууга болот.
2 -кадам. Өлчөй турган газдын санын аныктаңыз
Газдардын массасы жана көлөмү бар. Көлөм адатта литр (л) менен өлчөнөт, бирок массанын эки түрү бар.
- Шарттуу массасы грамм менен өлчөнөт, бирок чоңураак бирдиги килограмм.
- Газдар абдан жеңил болгондуктан, колдонулган бирдиктер молекулярдык же молярдык масса. Молярдык масса - газды түзгөн кошулмада ар бир атомдун жалпы атомдук массаларынын суммасы, ар бир атом көмүр үчүн 12 санына салыштырмалуу.
- Атомдор жана молекулалар эсептөөгө өтө кичине болгондуктан, газдын саны мольдерде көрсөтүлгөн. Белгиленген газда болгон моль санын массаны молярдык массага бөлүү аркылуу алууга болот жана n тамгасы менен белгиленет.
- Газ теңдемесиндеги K туруктуусун nдун молясынын саны менен алмаштырса болот (моль), жана жаңы туруктуу R Азыр формула nR = PV/T же PV = nRT.
- Rнын мааниси газдын басымын, көлөмүн жана температурасын өлчөө үчүн колдонулган бирдиктерге көз каранды. Көлөм литрде, температура Келвинде жана атмосферада басым үчүн 0,0821 л атм/К моль. Бул маани 0.0821 L atm K деп жазылышы мүмкүн-1 мең -1 бөлүмдөрдү өлчөө бирдиктеринде көрсөтүү үчүн кыйшык сызыктарды колдонбоо үчүн.
3 -кадам. Далтондун жарым -жартылай басым мыйзамын түшүнүңүз
Бул мыйзам химик жана физик Джон Далтон тарабынан иштелип чыккан, ал химиялык элементтер атомдордон турат деген түшүнүктү биринчи жолу иштеп чыккан. Дальтондун мыйзамы газдардын аралашмасынын жалпы басымы аралашмадагы жеке газдардын басымынын суммасы экенин айткан..
- Далтондун закону төмөнкү формула Р түрүндө жазылышы мүмкүнжалпы = P1 + P2 + P3 … Белгинин оң жагындагы Р өлчөмү аралашмадагы газдын көлөмүнө барабар.
- Далтондун мыйзам формуласы ар бир газдын парциалдык басымы белгисиз, бирок көлөмү жана температурасы белгилүү болгон ар кандай газдар менен иштөөдө узартылышы мүмкүн. Газдын парциалдык басымы ошол көлөмдөгү газ контейнердеги жалгыз газ экенин болжолдогон басымга барабар.
- Ар бир жарым -жартылай басым үчүн идеалдуу газ формуласын колдонсо болот. PV = nRT колдонуунун ордуна, сол жагында P гана колдонулушу мүмкүн. Бул үчүн эки тарап тең Vге бөлүнөт: PV/V = nRT/V. Оң жактагы эки V бири -бирин жокко чыгарып, P = nRT/V калтырат.
- Биз аны жарым -жартылай басым формуласында белгилүү бир газды көрсөткөн оң жактагы ар бир Р алмаштыруу үчүн колдоно алабыз: Pжалпы = (nRT/V) 1 + (nRT/V) 2 + (nRT/V) 3 …
3 ичинен 2 -бөлүк: Жартылай басымды, андан кийин жалпы басымды эсептөө
Кадам 1. Сиз эсептеп жаткан ар бир газ үчүн жарым -жартылай басым теңдемесин аныктаңыз
Бул эсептөө үчүн 2 литрлик колбада 3 газ бар деп божомолдонот: азот (Н.2), кычкылтек (О2), жана көмүр кычкыл газы (CO2). Ар бир газдын массасы 10 г, температурасы 37 градус Цельсий. Биз химиялык колбада ар бир газдын парциалдык басымын жана газ аралашмасынын жалпы басымын эсептеп чыгабыз.
- Жарым -жартылай басым формуласы Пжалпы = Pазот + Pкычкылтек + Pкөмүр кычкыл газы.
- Белгилүү көлөмү жана температурасы бар ар бир газдын басымын издеп жаткандыктан, анын массасына карап ар бир газдын моль санын эсептеп чыкса болот. Формула төмөнкүдөй өзгөртүлүшү мүмкүн: Pжалпы = (nRT/V) азот + (nRT/V) кычкылтек + (nRT/V) көмүр кычкыл газы
Кадам 2. Температураны Kelvin градусына айландырыңыз
Цельсий боюнча температура 37 градус, андыктан 310 градус К алуу үчүн 273кө 37 кошуңуз.
3 -кадам. Үлгүдө болгон ар бир газдын моль санын табыңыз
Газдын моль саны - бул газдын массасы, анын молярдык массасына бөлүнөт, бул аралашмадагы ар бир атомдун атомдук массаларынын суммасы.
- Азот газы үчүн (Н.2), ар бир атомдун 14 атомдук массасы бар. Азот диатомдук болгондуктан (эки атомдуу молекула), бул үлгүдөгү азоттун 28 молярдык массасын алуу үчүн 14 маанисин 2ге көбөйтүү керек. Кийинки граммдагы 10г массасы моль санын алуу үчүн 28ге бөлүнөт, андыктан натыйжа 0,4 моль азот болот.
- Кийинки газ үчүн кычкылтек (О2), ар бир атомдун 16 атомдук массасы бар. Кычкылтек дагы диатомдук, ошондуктан 16 жолу 2 үлгүдөгү кычкылтектин молярдык массасын 32. 10 грамм 32ге бөлүнгөндө болжол менен 0,3 моль кычкылтек берет.
- Кийинки - көмүр кычкыл газы (CO2), анда 3 атом бар, тактап айтканда 12 атомдук массасы бар бир көмүртек атому жана 16 атомдук массасы бар эки кычкылтек атому. Бул үч атомдук массалар молярдык массаны алуу үчүн кошулат: 12 + 16 + 16 = 44. Кийинки 10 грамм 44кө бөлүнөт, натыйжада болжол менен 0,2 моль көмүр кычкыл газы пайда болот.
Step 4. Mole баалуулуктарын, көлөмүн жана температурасын киргизиңиз
Сандар формулага киргизилген: Pжалпы = (0, 4 * R * 310/2) азот + (0, 3 * R * 310/2) кычкылтек + (0, 2 * R * 310/2) көмүр кычкыл газы.
Жөнөкөйлүк үчүн бирдиктер жазылган эмес. Бул бирдиктер математикалык эсептөөлөрдө өчүрүлөт, басым бирдиктери гана калат
Кадам 5. Туруктуу R маанисин киргизиңиз
Жалпы жана жарым -жартылай басымдар атмосфералык бирдиктерде көрсөтүлөт, андыктан колдонулган R мааниси 0,0821 л атм/К мол. Бул маани теңдемеге киргизилет, ошондуктан формула Р болотжалпы =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) азот + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) кычкылтек + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) көмүр кычкыл газы.
Кадам 6. Ар бир газ үчүн жарым -жартылай басымдарды эсептөө
Эми бардык керектүү баалуулуктар бар болгондон кийин, математиканы аткарууга убакыт келди.
- Азоттун жарым -жартылай басымы үчүн 0,4 моль 0,0821 константасына жана 310 градус К температурасына көбөйтүлөт, андан кийин 2 литрге бөлүнөт: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 атм, болжол менен.
- Кычкылтектин жарым -жартылай басымы үчүн 0,3 моль 0.0821 туруктуулугуна жана 310 градус К температурасына көбөйтүлөт, андан кийин 2 литрге бөлүнөт: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 атм, болжол менен.
- Көмүр кычкыл газынын жарым -жартылай басымы үчүн 0,2 моль 0,0821 константасына жана 310 градус К температурасына көбөйтүлөт, андан кийин 2 литрге бөлүнөт: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 атм, болжол менен.
- Үч жарым -жартылай басым жалпы басымды алуу үчүн бирге кошулат: Ржалпы = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54, же 11,45 атм, аздыр -көптүр.
3төн 3 бөлүк: Жалпы басымды эсептөө, анан жарым -жартылай
Кадам 1. Мурдагыдай жарым -жартылай басым формуласын аныктаңыз
Дагы, 2 литрлик колбада 3 түрдүү газ бар дейли: азот (Н.2), кычкылтек (О2), жана көмүр кычкыл газы (CO2). Ар бир газдын массасы 10 грамм жана ар биринин температурасы 37 градус С.
- Келвиндеги температура дагы эле баягы 310 градус жана молдердин саны болжол менен 0,4 моль азот, 0,3 моль кычкылтек жана 0,2 моль көмүр кычкыл газы.
- Колдонулуучу басымдын бирдиги дагы атмосфера, ошондуктан туруктуу R мааниси 0,0821 L атм/К моль.
- Ошентип, жарым -жартылай басым теңдемеси дагы деле ушул жерде: Пжалпы =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) азот + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) кычкылтек + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) көмүр кычкыл газы.
Кадам 2. Газ аралашмасынын молдеринин жалпы санын алуу үчүн үлгүдөгү ар бир газдын моль санын кошуңуз
Ар бир газ үлгүсү үчүн көлөмү жана температурасы бирдей болгондуктан жана ар бир молярдык мааниси ошол эле константага көбөйтүлгөндүктөн, математиканын бөлүштүрүү касиетин колдонуп, теңдемени төмөнкүдөй кайра жазууга болот:жалпы = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.
Суммаларды кылыңыз: 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 моль газ аралашмасы. Теңдеме жөнөкөй болот, тактап айтканда Пжалпы = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.
3 -кадам. Газ аралашмасынын жалпы басымын эсептөө
Көбөйтүүнү кылыңыз: 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 моль, аздыр -көптүр.
Кадам 4. Аралашманы түзгөн ар бир газдын үлүшүн эсептеңиз
Аралашмадагы ар бир газдын үлүшүн эсептөө үчүн, ар бир газдын моль санын молдердин жалпы санына бөлүңүз.
- 0,4 моль азот бар, андыктан 0,4/0,9 = 0,44 (44 пайыз) үлгү, аздыр -көптүр.
- 0,3 моль азот бар, андыктан 0,3/0,9 = 0,33 (33 пайыз), аздыр -көптүр.
- 0,2 моль көмүр кычкыл газы бар, андыктан 0,2/0,9 = 0,22 (22 пайыз), аздыр -көптүр.
- Жогоруда эсептелген пайыздык эсептөө 0.99 кайтарып берсе да, иш жүзүндөгү ондук мааниси кайталанат. Бул ондук чекиттен кийин 9 кайталанат дегенди билдирет. Бул аныктама боюнча 1 же 100 пайызга барабар.
5 -кадам. Ар бир газдын суммасынын үлүшүн жарым басымын эсептөө үчүн жалпы басымга көбөйтүңүз
- Көбөйтүү 0,44 * 11,45 = 5,04 атм, аздыр -көптүр.
- Көбөйтүү 0.33 * 11.45 = 3.78 атм, аздыр -көптүр.
- Көбөйтүү 0,22 * 11,45 = 2,52 атм, аздыр -көптүр.
