Daltons Gesetz. Das Daltonsche Gesetz des Gaspartialdrucks

John Dalton (1766-1844) war ein großer Gelehrter der Konstitution der Materie und vor allem für seine Atomtheorie bekannt. Er brachte jedoch auch viele andere Beiträge zur Wissenschaft. Darunter ist der Beitrag zu Chemie und Physik bezüglich seiner Gesetz aus dem Jahr 1801, das sich auf die Partialdrücke von Gasen in Gasgemischen bezieht.

John Dalton (1766-1844)

Das Daltons Gesetz sagt folgendes:

Generell haben wir:

P_GESAMT =P₁ + P₂ + P₃ + ... oder P_GESAMT = ΣP

Stellen wir uns zum Beispiel die Bildung eines Gasgemisches aus Heliumgas und Sauerstoffgas vor. Anfänglich befinden sich diese beiden Gase in getrennten Behältern, wobei jedes Gas sein eigenes Volumen, seinen eigenen Druck und seine eigene Temperatur hat. Dann werden gleiche Volumina dieser Gase in einem einzigen Behälter gemischt und auf der gleichen Temperatur gehalten.

Betrachtet man diese Gase als ideal, reagieren sie nicht miteinander und das Gemisch wird verhält sich wie ein einzelnes Gas und der Druck jeder Komponente ist unabhängig vom Druck. von Anderen. Daher ist der Druck dieser Mischung gleich der Summe der Drücke, die von jeder ihrer Komponenten in der Mischung ausgeübt werden, d. h.:

P_GESAMT =P_er + P_Ö2

Es ist wichtig zu betonen, dass der Partialdruck jedes Gases nicht der Druck ist, den es vor dem Eintritt in das Gemisch bei der Isolierung ausgeübt hat, sondern dem Druck entspricht die es ausüben würde, wenn es allein das Gesamtvolumen der Mischung einnehmen würde und bei der gleichen Temperatur, bei der die Mischung ist, d Mischen.

Hier ein Beispiel: Luft ist ein Gasgemisch, das im Wesentlichen aus 80% Stickstoffgas und 20% Sauerstoffgas besteht. Stellen Sie sich vor, ein Reifen wird von einem Luftkompressor mit einem Druck von 2,0 atm kalibriert. Der Gesamtdruck der Mischung im Reifen beträgt 2,0 atm. Da das Daltonsche Gesetz besagt, dass der Gesamtdruck die Summe der Partialdrücke jedes Gases in der Mischung ist, können wir daraus schließen, dass Der Partialdruck von Stickstoffgas in dieser Mischung beträgt 1,6 atm (80% von 2,0 atm) und der von Sauerstoffgas beträgt 0,4 atm (20% von 2,0 atm).

Wenn wir die ideale Gaszustandsgleichung verwenden, haben wir, dass der Partialdruck jedes dieser Gase gleich ist:

P_er = n_erRT
V
P_O2 = n_O2RT
V

Beachten Sie, dass Partialdrücke direkt proportional zu den Molzahlen (n) sind. Somit ist auch der Gesamtdruck direkt proportional zur Summe der Gesamtmolzahl (Σn):

P_GESAMT = ΣNein RT
V

Durch diese Beziehungen können wir eine weitere wichtige chemische Größe bestimmen: a Molenbruch (X). Es ist nichts anderes als die Beziehung zwischen der Molzahl eines der Gase in der Mischung und der Summe der Molzahl der Mischung. Dieser Anteil entspricht auch dem Verhältnis zwischen dem Partialdruck des Gases und dem Gesamtdruck des Gemisches.

Wir erhalten den Molenbruch, indem wir die Gleichung des Partialdrucks eines der Gase durch den Gesamtdruck dividieren. Nehmen wir als Beispiel Heliumgas:

_P_er. V  = Nein_er RT
P_GESAMT. Vn RT
P_er = Nein_er= X_er
P_GESAMT nein

Sehen Sie sich ein Beispiel an: Um auf das in der Luft vorhandene Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff zurückzukommen, mit dem der Reifen kalibriert wurde, sagen wir, dass auf 1 Mol Luft 0,8 Mol Stickstoff kommen. Somit wird der molare Anteil jedes dieser Gase in der Mischung durch die folgenden Gleichungen angegeben:

X_N2 = Nein_N2 X_O2 = Nein_O2
Σ_Nein Σ_Nein
X_N2 =  0,8 mol X_O2 =  0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Dies könnte auch durch die oben genannten Partialdrücke gegeben sein:

X_N2 = P_N2 X_O2 = P_O2
P_GESAMT P_GESAMT
X_N2 =  1,6 atm X_O2 =  0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Beachten Sie, dass, da der Molenbruch das Verhältnis zwischen einem Teilwert und einem Gesamtwert ist, die Summe aller Molenbrüche in der Mischung immer gleich 1 ist:

X_N2 + X_o2 = 1

Ein wichtiger Aspekt der Partialdrücke von Gasen wird in unserem Körper gesehen. Unser Blut trägt Sauerstoffgas (O₂) zu den Zellen und Geweben des Körpers und entfernen Kohlendioxid (CO₂), die im Atem freigesetzt wird. Dieser Austausch wird durch die Unterschiede der Partialdrücke zwischen diesen Gasen im Blut und im Blut erleichtert Gewebe, und es tritt immer in Richtung des Bereichs höheren Drucks auf den niedrigeren Druck auf teilweise.

Diese Funktion kann jedoch bei Kletterern und Tauchern beeinträchtigt sein, die sehr niedrige oder sehr große Höhen erreichen, wo sich der Druck des Atemsauerstoffs ändert. Daher ist es wichtig, geeignete Geräte wie sauerstoffangereicherte Druckluftflaschen zu verwenden.

*Redaktioneller Kredit: Sergey Goryachev / Shutterstock.com

Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie