John Dalton (1766-1844) byl velkým učencem konstituce hmoty a byl nejlépe známý svou atomovou teorií. Do vědy však přinesl i mnoho dalších příspěvků. Mezi nimi je i příspěvek k chemii a fyzice zákon z roku 1801, který se týká parciálních tlaků plynů v plynných směsích.
John Dalton (1766-1844)
Že Daltonův zákon říká následující:
Obecně máme:
PCELKOVÝ = P1 + P2 + P3 + ... nebo PCELKOVÝ = ΣP
Představme si například vznik plynné směsi plynného hélia a plynného kyslíku. Zpočátku jsou tyto dva plyny v samostatných nádobách, z nichž každý má svůj vlastní objem, vlastní tlak a vlastní teplotu. Poté se stejné objemy těchto plynů smíchají v jedné nádobě a udržují se na stejné teplotě.
Považujeme-li tyto plyny za ideální, nebudou spolu reagovat a směs bude se bude chovat, jako by to byl jediný plyn a tlak každé složky bude nezávislý na tlaku. ostatních. Tlak v této směsi se proto bude rovnat součtu tlaků vyvíjených každou z jejích složek ve směsi, tj.:
PCELKOVÝ = Pon + PÓ2
Je důležité zdůraznit, že parciální tlak každého plynu není tlak, který vyvíjel před vstupem do směsi, když byl izolován, ale odpovídá tlaku že by působil, kdyby byl sám a zabíral celkový objem směsi a při stejné teplotě, při které je směs, tj. její tlak v Směs.
Zde je příklad: Vzduch je směs plynů sestávající v zásadě z 80% plynného dusíku a 20% plynného kyslíku. Představte si, že pneumatika je kalibrována tlakem 2,0 atm vzduchovým kompresorem. Celkový tlak směsi uvnitř pneumatiky je 2,0 atm. Protože Daltonův zákon říká, že celkový tlak je součtem parciálních tlaků každého plynu ve směsi, můžeme dojít k závěru, že Parciální tlak plynného dusíku v této směsi je 1,6 atm (80% 2,0 atm) a plynný kyslík je 0,4 atm (20% 2,0 atm).
Použijeme-li rovnici stavu ideálního plynu, máme parciální tlak každého z těchto plynů rovný:
Pon = nonRT
PROTI
PO2 = nO2RT
PROTI
Všimněte si, že parciální tlaky jsou přímo úměrné počtu molů (n). Celkový tlak je tedy také přímo úměrný součtu celkového počtu molů (Σn):
PCELKOVÝ = ΣNe RT
PROTI
Prostřednictvím těchto vztahů můžeme určit další důležité chemické množství: a molární zlomek (X). Není to nic jiného než vztah mezi počtem molů jednoho z plynů ve směsi a součtem počtu molů směsi. Tato frakce také odpovídá vztahu mezi parciálním tlakem plynu a celkovým tlakem směsi.
K molárnímu podílu se dostaneme dělením rovnice parciálního tlaku jednoho z plynů celkovým tlakem. Vezměme si jako příklad plynný hélium:
_Pon. PROTI = Neon RT
PCELKOVÝ. V RTn RT
Pon = Neon= Xon
PCELKOVÝ n
Viz příklad: Když se vrátíme ke směsi dusíku a kyslíku přítomné ve vzduchu, s nímž byla pneumatika kalibrována, řekněme, že na každý 1 mol vzduchu máme 0,8 mol dusíku. Molární podíl každého z těchto plynů ve směsi je tedy dán níže uvedenými rovnicemi:
XN2 = NeN2 XO2 = NeO2
ΣNe ΣNe
XN2 = 0,8 mol XO2 = 0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
To by mohlo být také dáno výše zmíněnými dílčími tlaky:
XN2 = PN2 XO2 = PO2
PCELKOVÝ PCELKOVÝ
XN2 = 1,6 atm XO2 = 0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Vzhledem k tomu, že molární zlomek je vztahem mezi částečnou hodnotou a celkovou hodnotou, bude se součet všech molárních zlomků ve směsi vždy rovnat 1:
XN2 + Xo2 = 1
Důležitý aspekt parciálních tlaků plynů je vidět v našich tělech. Naše krev nese plynný kyslík (O2) do buněk a tkání těla a odstraňte oxid uhličitý (CO2), který se uvolňuje v dechu. Tuto výměnu usnadňují rozdíly v parciálních tlacích mezi těmito plyny v krvi a v tkáně a vždy k nim dochází ve směru od oblasti vyššího tlaku k nižšímu tlaku částečný.
Tato funkce však může být narušena v případě horolezců a potápěčů, kteří dosáhnou velmi nízkých nebo velmi vysokých nadmořských výšek, kde se mění tlak dýchacího kyslíku. Proto je důležité používat vhodná zařízení, jako jsou tlakové lahve obohacené kyslíkem.
* Redakční kredit: Sergej Gorjačev / Shutterstock.com
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
