Μερική πίεση αερίων

μερική πίεση, νόμος των μερικών πιέσεων, ή Ο νόμος του Ντάλτον προτάθηκε από τον επιστήμονα Τζον Ντάλτον, οι οποίες πραγματοποίησαν διάφορες μετεωρολογικές μελέτες και σχετίζονται με τη σύνθεση του ατμοσφαιρικού αέρα. Σύμφωνα με αυτόν,

“μερική πίεση είναι η δύναμη που ασκούν τα μόρια ενός αερίου στα τοιχώματα ενός δοχείου, το οποίο είναι ακριβώς το ίδιο με αυτό που θα ασκούσε εάν ήταν σε μείγμα αερίων.”

Με βάση αυτό το συμπέρασμα, ο Dalton δήλωσε ότι η πίεση που ασκείται από ένα μείγμα αερίων (Συνολική πίεση, Pt) στο τα τοιχώματα ενός δοχείου είναι ίσο με το άθροισμα των μεμονωμένων μερικών πιέσεων καθενός από τα αέρια που περιλαμβάνουν αυτό Μείγμα.

Π_τ = Ρ_Ο + Ρ_σι + Ρ_ΝΤΟ

Στο οποίο,

Π_Ο = μερική πίεση αερίου A
Π_σι = μερική πίεση αερίου B
Π_ΝΤΟ = μερική πίεση αερίου C

Για παράδειγμα, εάν έχουμε ένα μείγμα που σχηματίζεται από αέρια υδρογόνου (Η₂), οξυγόνο (O₂) και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) μέσα σε ένα δοχείο, η πίεση αυτού του μείγματος είναι το αποτέλεσμα του αθροίσματος των πιέσεων καθενός από αυτά τα αέρια, επομένως:

Π_τ = Ρ_Η2 + Ρ_Ο2 + Ρ_CO2

1- Σχέση μερικής πίεσης με ολική πίεση

Σύμφωνα με τον John Dalton, η σχέση μεταξύ μερική πίεση ενός συγκεκριμένου αερίου (P_Ο) με τη συνολική πίεση του μείγματος αερίου είναι πάντα ίση με μοριακό κλάσμα (Χ_Ο) φυσικού αερίου, με αποτέλεσμα τον ακόλουθο τύπο:

Π_Ο = Χ_Ο
Π_τ

Αξίζει να σημειωθεί ότι το γραμμομοριακό κλάσμα ενός αερίου δίνεται από την αναλογία μεταξύ του αριθμού γραμμομορίων (nA) αυτού του αερίου από το αριθμός γραμμομορίων (nt) του μείγματος αερίων (προκύπτει από το άθροισμα του αριθμού γραμμομορίων όλων των αερίων που απαρτίζουν το μείγμα).

Χ_Ο = όχι_Ο
όχι_τ

Έτσι, αν αντικαταστήσουμε τον τύπο του μοριακού κλάσματος του αερίου στην έκφραση της σχέσης μεταξύ των μερικών πιέσεων, έχουμε:

Π_Ο = όχι_Ο
Π_τ όχι_τ

2- Συνολική πίεση ενός μείγματος αερίων

Η συνολική πίεση ενός μείγματος αερίων μπορεί να βρεθεί όχι μόνο με την προσθήκη των μερικών πιέσεων των αερίων που το συνθέτουν. Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το εξίσωση clapeyron:

Π_τ.V_τ = ν_τ.R.T

Αυτός ο τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της συνολικής πίεσης, εφόσον χρησιμοποιείται ο όγκος του δοχείου (ή ο συνολικός όγκος των αερίων) και ο συνολικός αριθμός mol (n)._τ), να εισαι:

R = γενική σταθερά αερίου
T = θερμοκρασία του μείγματος σε Kelvin

Σημείωση: Εάν η θερμοκρασία είναι σε βαθμούς Κελσίου, αλλάξτε την σε Kelvin. Για να το κάνετε αυτό προσθέστε την τιμή που παρέχεται με το 273.

3- Παράδειγμα εφαρμογής μερικής πίεσης αερίου

Παράδειγμα: (FEI SP) Σε δοχείο 44,8L, διατηρούμενο στα 273K, αναμίχθηκαν 4 mol αερίου υδρογόνου και 6 mol αερίου οξυγόνου σε CNTP. Μερικές πιέσεις του Η₂ είναι το₂, στην ατμόσφαιρα, είναι, αντίστοιχα:

α) 1.0 και 2.0

β) 3.0 και 4.5

γ) 0,8 και 1,2

δ) 1.0 και 1.5

ε) 2.0 και 3.0

Δεδομένα που παρέχονται από την άσκηση:

Θερμοκρασία = 273 Κ
Όγκος συστήματος = 44,8 L
Αριθμός γραμμομορίων αερίου υδρογόνου = 4 γραμμομόρια
Αριθμός γραμμομορίων αερίου οξυγόνου = 6 γραμμομόρια

Π_Η2= ?

Π_Ο2= ?

1^Ο Βήμα: Υπολογίστε τον συνολικό αριθμό mole

όχι_τ = ν_Η2 + ν_Ο2

όχι_τ = 4 + 6

όχι_τ = 10 mol

2^Ο Βήμα: Υπολογίστε τη συνολική πίεση (Pt) του συστήματος χρησιμοποιώντας την εξίσωση Clapeyron

Π_τ.V_τ = ν_τ.R.T

Π_τ.44,8 = 10.0,082.273

Π_τ.44,8 = 223,86

Π_τ = 223,86
44,8

Π_τ = 4,996875 atm και μετά P_τ είναι περίπου 5 atm

3^Ο Βήμα: Υπολογίστε τη μερική πίεση του αερίου υδρογόνου

Π_Η2 = όχι_Η2
Π_τ όχι_τ

Π_Η2 =  4
 5 10

Π_Η2.10 = 4.5

Π_Η2.10 = 20

Π_Η2 = 20
10

Π_Η2 = 2 atm

4^Ο Βήμα: Υπολογίστε τη μερική πίεση του αερίου οξυγόνου

Δεδομένου ότι έχουμε μόνο δύο αέρια στο μείγμα και γνωρίζουμε την πίεση ενός από αυτά και τη συνολική πίεση, για να υπολογίσουμε τη μερική πίεση του αερίου οξυγόνου, απλώς χρησιμοποιήστε την έκφραση της συνολικής πίεσης του μείγματος:

Π_τ = Ρ_Η2 + Ρ_Ο2

5 = 2 + Ρ_Ο2

Π_Ο2 = 5 – 2

Π_Ο2 = 3 atm

Από μένα. Diogo Lopes Dias

Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pressao-parcial-dos-gases.htm