Αυτό το κείμενο προτείνει συμβουλές για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου. Θυμηθείτε ότι το μερικός όγκος ενός αερίου είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα αέριο μέσα σε ένα δοχείο, όταν ασκείται η πλήρης πίεση του μείγματος αερίου.
Ο υπολογισμός του μερικού όγκου ενός αερίου μπορεί να λάβει υπόψη διάφορες μεταβλητές, όπως:
Η ποσότητα της ύλης στο αέριο.
Η ποσότητα της ύλης στο μείγμα αερίων.
Η συνολική πίεση του μείγματος αερίων.
Ο συνολικός όγκος του μείγματος αερίων.
Το κλάσμα της ποσότητας της ύλης στο αέριο.
Η θερμοκρασία του μείγματος αερίων στο Kelvin.
Ακολουθήστε τώρα το συμβουλές για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου, στις οποίες χρησιμοποιούμε όλες τις παραπάνω μεταβλητές:
→ 1η συμβουλή: Τύποι
Για τον υπολογισμό του συνολικού όγκου (Vτ) του μείγματος αερίων, χρησιμοποιήστε:
Vt = VΟ + V.σι + V.ΝΤΟ + ...
Για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου από το κλάσμα σε ποσότητα ύλης αερίου (XΟ ) και ο συνολικός όγκος (Vτ), χρήση:
ΒΟ = ΧΟ
Βτ
Για τον υπολογισμό του κλάσματος της ποσότητας ύλης στο αέριο (X
Ο, χρησιμοποιούμε τη σχέση μεταξύ της ποσότητας της ύλης στο αέριο (nΟ) και το μείγμα (nτ):
ΧΟ = όχιΟ
nt
Για τον υπολογισμό του μερικού όγκου ενός αερίου από τις ποσότητες ύλης στο αέριο και το μείγμα (nτ), χρήση:
ΒΟ= όχιΟ
Βτ όχιτ
Για να υπολογίσετε την ποσότητα της ύλης σε ένα αέριο, απλώς διαιρέστε τη μάζα με αυτήν μοριακή μάζα (υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον μοριακό τύπο της ουσίας):
όχιΟ = ΜΟ
ΜΟ
Για τον υπολογισμό του ποσού της συνολικής ύλης (nτ) του μείγματος, πρέπει να προσθέσουμε τις ποσότητες ύλης όλων των αερίων:
όχιτ = νΟ + νσι + νΝΤΟ + ...
Τύπος που αφορά τη μερική πίεση (PΟ ) και τη μερική ένταση (VΟ ) ενός αερίου:
ΠΟ= ΒΟ
Πτ Βτ
→ 2η συμβουλή
Όταν η άσκηση απαιτεί υπολογισμό μερικού όγκου, αλλά παρέχει μερικές πιέσεις των αερίων του μείγματος:
Ένα βασικό στοιχείο που θα προσφέρει η άσκηση, εκτός από μερικές πιέσεις, είναι ο όγκος του συστήματος.
Οι παρεχόμενες μερικές πιέσεις πρέπει να προστεθούν για να βρεθεί η συνολική πίεση του συστήματος (Pt):
Πτ = ΡΟ + Ρσι + ΡΝΤΟ
Για να προσδιορίσετε τον μερικό όγκο κάθε αερίου στο μείγμα, απλώς χρησιμοποιήστε την ακόλουθη έκφραση:
ΠΟ= ΒΟ
Πτ Βτ
Παράδειγμα:Ένα μείγμα σχηματίζεται από τα αέρια CO, O2 και έτσι2, σε δοχείο του οποίου η ένταση είναι 5L. Κάθε αέριο που περιέχεται στο δοχείο έχει την ακόλουθη μερική πίεση, αντίστοιχα: 0,50 atm, 0,20 atm και 0,30 atm. Υπολογίστε τους μερικούς όγκους για καθένα από τα συστατικά αυτού του μείγματος αερίων.
1ο βήμα: Προσθέστε τις μερικές πιέσεις (0,50 atm, 0,20 atm και 0,30 atm) των τριών παρεχόμενων αερίων (CO, O2 και έτσι2):
Πτ = ΡCO + ΡΟ2 + ΡSO2
Πτ = 0,5 + 0,2 + 0,3
Πτ = 1 atm
2ο βήμα: Υπολογίστε τον μερικό όγκο CO χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,5 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:
ΠCO = ΒCO
Πτ Βτ
0,5 = ΒCO
15
1. ΒCO = 0,5.5
ΒCO = 2,5 λίτρα
3ο βήμα: Υπολογίστε τη μερική ένταση του O2 χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,2 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:
ΠΟ2= ΒΟ2
Πτ Βτ
0,2 = ΒΟ2
1 5
1. ΒΟ2 = 0,2.5
ΒΟ2 = 1 λίτρο
Βήμα 4: Υπολογίστε τη μερική ένταση του λειτουργικού συστήματος2 χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο (5L), τη μερική του πίεση (0,2 atm) και τη συνολική πίεση (1 atm) στην έκφραση:
ΠSO2= ΒSO2
Πτ Βτ
0,3 = ΒSO2
1 5
1. ΒSO2 = 0,3.5
ΒSO2 = 1,5 λίτρο
→ 3η συμβουλή
Υπολογισμός του μερικού όγκου ενός αερίου χρησιμοποιώντας γραμμομοριακά ποσοστά:
Σε αυτόν τον τύπο κατάστασης, η άσκηση παρέχει τη συνολική πίεση, τα γραμμομοριακά ποσοστά αερίων και τον συνολικό όγκο του συστήματος.
Τα γραμμομοριακά ποσοστά που δίνονται είναι τα κλάσματα σε ποσότητα ύλης κάθε αερίου. Για να τα χρησιμοποιήσετε σε υπολογισμούς, διαιρέστε με 100.
Ο τύπος που υποδεικνύεται για τον προσδιορισμό του μερικού όγκου αερίου έχει ως εξής:
ΒΟ = ΧΟ
Βτ
Παράδειγμα: Ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων. Περισσότερο από το 78% αυτού του μείγματος είναι άζωτο. Το οξυγόνο αντιπροσωπεύει περίπου 21%. Αργό, 0,9% και διοξείδιο του άνθρακα, 0,03%. Τα υπόλοιπα αποτελούνται από άλλα αέρια. Ο όγκος που καταλαμβάνεται από το οξυγόνο σε αυτό το μείγμα, σε περιβάλλον 10 L, είναι ίσος με;
1ο βήμα: μετατρέψτε το ποσοστό αερίου οξυγόνου (O2) σε μοριακό κλάσμα διαιρώντας τη δεδομένη τιμή με 100:
ΧΟ2 = 21
100
ΧΟ2 = 0,21
2ο βήμα: χρησιμοποιήστε τον συνολικό όγκο (33,6L) και το κλάσμα σε ποσότητα ύλης του O2 (0.21) στην έκφραση:
ΒΟ2 = ΧΟ2
Βτ
ΒΟ2 = 0,21
10
ΒΟ2 = 10. 0,21
ΒΟ2 = 2,1 λίτρα
→ 4η συμβουλή
Όταν η άσκηση ενημερώνει όγκους, θερμοκρασίες και πιέσεις κάθε αερίου, τότε λέει ότι αναμίχθηκαν και άρχισαν να ασκούν νέα πίεση.
Σε αυτήν την περίπτωση, έχουμε τον όγκο, την πίεση και τη θερμοκρασία κάθε αερίου ξεχωριστά.
Η άσκηση θα ενημερώσει την πίεση που ασκεί το μείγμα αυτών των αερίων σε νέα θερμοκρασία.
Υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου (nΟ) μέσω της πίεσης, του όγκου και της θερμοκρασίας του (σε Kelvin) στην έκφραση του clapeyron:
ΠΟ.VΟ = νΟ.R.T
Αφού υπολογίσετε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου, είναι απαραίτητο να τα προσθέσετε μαζί για να προσδιορίσετε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων (nτ):
όχιτ = νΟ + νσι + ...
Με τον αριθμό των γραμμομορίων, πρέπει να προσδιορίσουμε τον συνολικό όγκο μέσω της συνολικής πίεσης του δοχείου και της θερμοκρασίας, επίσης στην εξίσωση Clapeyron
Πτ.Vτ = ντ.R.T
Στο τέλος θα έχουμε αρκετά δεδομένα για να υπολογίσουμε τον μερικό όγκο κάθε αερίου (VΟ) μέσω του αριθμού mol του (nΟ), συνολικός αριθμός mole και συνολικός όγκος στην παρακάτω έκφραση:
ΒΟ = όχιΟ
Βτ όχιτ
Παράδειγμα:Όγκος 8,2 L αερίου υδρογόνου στους 227 ° C, ασκώντας πίεση 5 atm και όγκος 16,4 L αερίου αζώτου, στους 27 ° C και 6 atm, μεταφέρονται σε άλλο δοχείο διατηρούμενο σε σταθερή θερμοκρασία -73 ° C. Γνωρίζοντας ότι το μείγμα ασκεί τώρα πίεση 2 atm, υπολογίστε τον όγκο του δοχείου και τους μερικούς όγκους κάθε αερίου. Δεδομένα: R = 0,082 atm. ΕΛΙΑ δερματος-1.Κ-1
1ο βήμα: Υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου χρησιμοποιώντας όγκο, θερμοκρασία (σε Kelvin; απλώς προσθέστε τη δεδομένη τιμή στο 273) και πιέστε:
Για αέριο υδρογόνο (Η2)
ΠΗ2.VΗ2 = νΗ2RT
5.8.2 = νΗ2.0,082.500
41 = νΗ2.41
όχιΗ2 = 41
41
όχιΗ2 = 1 mol
Για αέριο άζωτο (Ν2)
ΠΝ2.VΝ2 = νΝ2RT
6.16.4 = νΝ2.0,082.300
98.4 = νΝ2.24,6
όχιΝ2 = 98,4
24,6
όχιΝ2 = 4 mol
2ο βήμα: Προσδιορίστε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων χρησιμοποιώντας τους αριθμούς γραμμομορίων των αερίων που βρέθηκαν στο βήμα 1:
όχιτ = νΗ2 + νΝ2
όχιτ = 1 + 4
όχιτ = 5 mol
3ο βήμα: Υπολογίστε τον όγκο του δοχείου όπου πραγματοποιήθηκε η ανάμιξη. Για αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε το άθροισμα των αριθμών mole των αερίων που βρίσκονται στα βήματα 1 και 2, τη συνολική πίεση που παρέχεται και τη θερμοκρασία (-73 ΟC, το οποίο, στο Kelvin, είναι 200) στην παρακάτω έκφραση:
PVτ = ντ.R.T
2. Βτ = 5.0,082.200
2. Βτ = 82
Βτ = 82
2
Βτ = 41 λίτρα
Βήμα 4: Υπολογίστε τον μερικό όγκο κάθε αερίου χρησιμοποιώντας τον συνολικό όγκο, τον αριθμό γραμμομορίων κάθε αερίου και τον αριθμό των συνολικών γραμμομορίων:
Για αέριο υδρογόνο:
ΒΗ2= όχιΗ2
Βτ όχιτ
ΒΗ2 = 1
41.5
5. ΒΗ2 = 41.1
5. ΒΗ2 = 41
ΒΗ2 = 41
5
ΒΗ2 = 8,2 λίτρα
Για αέριο άζωτο:
ΒΝ2= όχιΝ2
Βτ όχιτ
ΒΝ2= 4
41 5
5. ΒΝ2 = 41.4
5. ΒΝ2 = 164
ΒΝ 2 = 164
5
ΒΝ2 = 32,8 λίτρα
Από μένα. Diogo Lopes Dias
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/dicas-para-calcular-volume-parcial-um-gas.htm
