Законът на Далтън. Законът на Далтън за парциалното налягане на газ

Джон Далтън (1766-1844) е велик изследовател на конституцията на материята, като е най-известен със своята атомна теория. Той обаче донесе и много други приноси в науката. Сред тях е приносът към химията и физиката по отношение на него закон, установен през 1801 г., който свързва парциалното налягане на газовете в газообразни смеси.

Джон Далтън (1766-1844)

Че Законът на Далтън казва следното:

Като цяло имаме:

P_{ОБЩА СУМА} = Р₁ + P₂ + P₃ + ... или P_{ОБЩА СУМА} = ΣP

Например, нека си представим образуването на газова смес от хелий газ и кислород газ. Първоначално тези два газа са в отделни контейнери, като всеки газ има свой обем, свое налягане и собствена температура. След това еднакви обеми от тези газове се смесват в един контейнер и се поддържат при същата температура.

Считайки тези газове за идеални, те няма да реагират помежду си и сместа ще ще се държи като един газ и налягането на всеки компонент ще бъде независимо от налягането. от другите. Следователно налягането на тази смес ще бъде равно на сумата от наляганията, упражнявани от всеки от нейните компоненти в сместа, т.е.

P_{ОБЩА СУМА} = Р_той + P_О2

Важно е да се подчертае, че парциалното налягане на всеки газ не е налягането, което е упражнявал преди влизане в сместа, когато е бил изолиран, а отговаря на налягането че би се упражнил, ако е сам, заемащ общия обем на сместа и при същата температура, при която сместа е, т.е. нейното налягане в Разбъркайте.

Ето пример: Въздухът е газова смес, състояща се основно от 80% азотен газ и 20% кислороден газ. Представете си, че гумата е калибрирана с налягане 2,0 атм от въздушен компресор. Общото налягане на сместа вътре в гумата е 2,0 атм. Тъй като законът на Далтън казва, че общото налягане е сбор от парциалните налягания на всеки газ в сместа, можем да заключим, че Парциалното налягане на азотния газ в тази смес е 1,6 атм (80% от 2,0 атм), а това на кислородния газ е 0,4 атм (20% от 2,0 атм).

Ако използваме уравнението за състоянието на идеалния газ, имаме, че парциалното налягане на всеки от тези газове е равно на:

P_той = п_тойRT
V
P_O2 = п_O2RT
V

Имайте предвид, че парциалните налягания са право пропорционални на броя на бенките (n). По този начин общото налягане също е право пропорционално на сумата от общия брой бенки (Σn):

P_{ОБЩА СУМА} = Σне RT
V

Чрез тези взаимоотношения можем да определим друго важно химично количество: а моларна фракция (X). Това не е нищо повече от връзката между броя на моловете на един от газовете в сместа и сумата от броя на моловете на сместа. Тази фракция също съответства на връзката между парциалното налягане на газа и общото налягане на сместа.

Стигаме до моларната фракция чрез разделяне на уравнението на парциалното налягане на един от газовете на общото налягане. Да вземем за пример хелиевия газ:

_P_той. V  = не_той RT
P_{ОБЩА СУМА}. VΣn RT
P_той = не_той= X_той
P_{ОБЩА СУМА} н

Вижте пример: Връщайки се към сместа от азот и кислород, присъстваща във въздуха, с която е калибрирана гумата, да кажем, че за всеки 1 мол въздух имаме 0,8 мола азот. По този начин моларната част на всеки от тези газове в сместа се дава от уравненията по-долу:

х_N2 = не_N2 х_O2 = не_O2
Σ_не Σ_не
х_N2 =  0,8 mol х_O2 =  0,2 mol
1,0 мола 1,0 мола
х_N2 = 0,8х_O2 = 0,2

Това може да се даде и от споменатия по-горе частичен натиск:

х_N2 = P_N2 х_O2 = P_O2
P_{ОБЩА СУМА} P_{ОБЩА СУМА}
х_N2 =  1,6 атм х_O2 =  0,4 атм
2,0 атм 2,0 атм
х_N2 = 0,8х_O2 = 0,2

Имайте предвид, че тъй като моларната фракция е връзката между частична стойност и обща стойност, сумата от всички молни фракции в сместа винаги ще бъде равна на 1:

х_N2 + X_o2 = 1

Важен аспект на парциалното налягане на газовете се вижда в нашите тела. Кръвта ни носи кислороден газ (O₂) към клетките и тъканите на тялото и премахване на въглеродния диоксид (CO₂), който се освобождава в дъха. Този обмен се улеснява от разликите в парциалното налягане между тези газове в кръвта и в тъкани и винаги се случва в посока на областта на по-високо налягане към по-ниско налягане частично.

Тази функция обаче може да бъде нарушена в случай на алпинисти и водолази, които достигат много ниска или много голяма надморска височина, където налягането на дишащия кислород се променя. Следователно значението на използването на подходящо оборудване като обогатени с кислород бутилки за сгъстен въздух.

* Редакционен кредит: Сергей Горячев / Shutterstock.com

От Дженифър Фогаса
Завършва химия