Ο Τζον Ντάλτον (1766-1844) ήταν σπουδαίος μελετητής της σύνθεσης της ύλης, γνωστός για την ατομική του θεωρία. Ωστόσο, έφερε πολλές άλλες συνεισφορές στην Επιστήμη. Μεταξύ αυτών είναι η συμβολή στη Χημεία και τη Φυσική σχετικά με αυτό νόμος που θεσπίστηκε το 1801 που αφορά τις μερικές πιέσεις των αερίων σε αέρια μίγματα.
Τζον Ντάλτον (1766-1844)
Οτι Ο νόμος του Ντάλτον λέει τα εξής:
Γενικά, έχουμε:
ΠΣΥΝΟΛΟ = Ρ1 + Ρ2 + Ρ3 + ... ή ΠΣΥΝΟΛΟ = ΣΡ
Για παράδειγμα, ας φανταστούμε το σχηματισμό ενός μείγματος αερίων αερίου ηλίου και αερίου οξυγόνου. Αρχικά αυτά τα δύο αέρια βρίσκονται σε ξεχωριστά δοχεία, κάθε αέριο έχει τον δικό του όγκο, τη δική του πίεση και τη δική του θερμοκρασία. Στη συνέχεια, ίσοι όγκοι αυτών των αερίων αναμιγνύονται σε ένα μόνο δοχείο και διατηρούνται στην ίδια θερμοκρασία.
Θεωρώντας αυτά τα αέρια ως ιδανικά, δεν αντιδρούν το ένα με το άλλο και το μείγμα θα είναι θα συμπεριφέρεται σαν να ήταν ένα μόνο αέριο και η πίεση κάθε συστατικού θα είναι ανεξάρτητη από την πίεση. των άλλων. Επομένως, η πίεση αυτού του μείγματος θα είναι ίση με το άθροισμα των πιέσεων που ασκούνται από καθένα από τα συστατικά του στο μείγμα, δηλαδή:
ΠΣΥΝΟΛΟ = Ραυτός + ΡΟ2
Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η μερική πίεση κάθε αερίου δεν είναι η πίεση που άσκησε πριν εισέλθει στο μείγμα, όταν απομονώθηκε, αλλά αντιστοιχεί στην πίεση ότι θα ασκούσε εάν ήταν μόνο του, καταλαμβάνοντας τον συνολικό όγκο του μείγματος και στην ίδια θερμοκρασία στην οποία το μείγμα είναι, δηλαδή, η πίεση του εντός Μείγμα.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα: Ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων που αποτελείται βασικά από 80% αέριο άζωτο και 20% αέριο οξυγόνο. Φανταστείτε ότι ένα ελαστικό βαθμονομείται με πίεση 2,0 atm από έναν αεροσυμπιεστή. Η συνολική πίεση του μείγματος μέσα στο ελαστικό είναι 2,0 atm. Δεδομένου ότι ο νόμος του Dalton λέει ότι η συνολική πίεση είναι το άθροισμα των μερικών πιέσεων κάθε αερίου στο μείγμα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η Η μερική πίεση του αερίου αζώτου σε αυτό το μείγμα είναι 1,6 atm (80% 2,0 atm) και αυτή του αερίου οξυγόνου είναι 0,4 atm (20% 2,0 atm).
Εάν χρησιμοποιήσουμε την ιδανική εξίσωση κατάστασης αερίου, έχουμε ότι η μερική πίεση καθενός από αυτά τα αέρια είναι ίση με:
Παυτός = ναυτόςRT
Β
ΠΟ2 = νΟ2RT
Β
Σημειώστε ότι οι μερικές πιέσεις είναι ευθέως ανάλογες με τους αριθμούς mol (n). Έτσι, η συνολική πίεση είναι επίσης άμεσα ανάλογη με το άθροισμα του συνολικού αριθμού γραμμομορίων (Σn):
ΠΣΥΝΟΛΟ = Σόχι RT
Β
Μέσω αυτών των σχέσεων, μπορούμε να προσδιορίσουμε μια άλλη σημαντική χημική ποσότητα: α μοριακό κλάσμα (X). Δεν είναι τίποτα περισσότερο από τη σχέση μεταξύ του αριθμού γραμμομορίων ενός από τα αέρια στο μείγμα και του αθροίσματος του αριθμού γραμμομορίων του μίγματος. Αυτό το κλάσμα αντιστοιχεί επίσης στη σχέση μεταξύ της μερικής πίεσης του αερίου και της συνολικής πίεσης του μείγματος.
Φτάνουμε στο μοριακό κλάσμα διαιρώντας την εξίσωση της μερικής πίεσης ενός από τα αέρια με τη συνολική πίεση. Ας πάρουμε για παράδειγμα το αέριο ήλιο:
_Παυτός. Β = όχιαυτός RT
ΠΣΥΝΟΛΟ. VΣn RT
Παυτός = όχιαυτός= Χαυτός
ΠΣΥΝΟΛΟ ν
Δείτε ένα παράδειγμα: Επιστρέφοντας στο μείγμα αζώτου και οξυγόνου που υπάρχει στον αέρα με το οποίο έχει βαθμονομηθεί το ελαστικό, ας πούμε ότι για κάθε 1 γραμμομόριο αέρα, έχουμε 0,8 γραμμομόρια αζώτου. Έτσι, το μοριακό κλάσμα καθενός από αυτά τα αέρια στο μείγμα δίνεται από τις παρακάτω εξισώσεις:
ΧΝ2 = όχιΝ2 ΧΟ2 = όχιΟ2
Σόχι Σόχι
ΧΝ2 = 0,8 mol ΧΟ2 = 0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
ΧΝ2 = 0,8ΧΟ2 = 0,2
Αυτό θα μπορούσε επίσης να δοθεί από τις μερικές πιέσεις που αναφέρονται παραπάνω:
ΧΝ2 = ΠΝ2 ΧΟ2 = ΠΟ2
ΠΣΥΝΟΛΟ ΠΣΥΝΟΛΟ
ΧΝ2 = 1,6 atm ΧΟ2 = 0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
ΧΝ2 = 0,8ΧΟ2 = 0,2
Σημειώστε ότι επειδή το μοριακό κλάσμα είναι η σχέση μεταξύ μερικής τιμής και συνολικής τιμής, το άθροισμα όλων των μοριακών κλασμάτων στο μείγμα θα είναι πάντα ίσο 1:
ΧΝ2 + Χο2 = 1
Μια σημαντική πτυχή των μερικών πιέσεων των αερίων φαίνεται στο σώμα μας. Το αίμα μας μεταφέρει αέριο οξυγόνο (O2) στα κύτταρα και τους ιστούς του σώματος και αφαιρέστε το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που απελευθερώνεται στην αναπνοή. Αυτή η ανταλλαγή διευκολύνεται από τις διαφορές στις μερικές πιέσεις μεταξύ αυτών των αερίων στο αίμα και στο ιστών, και συμβαίνει πάντα στην κατεύθυνση της περιοχής υψηλότερης πίεσης προς την χαμηλότερη πίεση μερικός.
Ωστόσο, αυτή η λειτουργία μπορεί να τεθεί σε κίνδυνο στην περίπτωση ορειβατών και δύτες που φτάνουν σε πολύ χαμηλά ή πολύ μεγάλα υψόμετρα, όπου αλλάζει η πίεση του αναπνευστικού οξυγόνου. Ως εκ τούτου, η σημασία της χρήσης κατάλληλου εξοπλισμού όπως κυλίνδρων πεπιεσμένου αέρα εμπλουτισμένου με οξυγόνο.
* Συντακτική πίστωση: Σεργκέι Γκορίσεφ / Shutterstock.com
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
