John Dalton (1766-1844) oli suur aine konstitutsiooni uurija, kes oli kõige paremini tuntud oma aatomiteooria poolest. Kuid ta tõi teadusesse ka palju muud panust. Nende hulgas on ka panus keemiasse ja füüsikasse 1801. aastal loodud seadus, mis käsitleb gaasiliste segude gaaside osalist rõhku.
John Dalton (1766–1844)
Seda Daltoni seadus ütleb järgmist:
Üldiselt on meil:
PKOKKU = P1 + P2 + P3 + ... või PKOKKU = ΣP
Kujutame näiteks ette heeliumgaasi ja hapnikugaasi gaasisegu moodustumist. Esialgu on need kaks gaasi eraldi mahutites, kusjuures igal gaasil on oma maht, oma rõhk ja temperatuur. Seejärel segatakse ühes mahutis neid gaase võrdsetes kogustes ja hoitakse samal temperatuuril.
Neid gaase ideaalseks pidades ei reageeri nad omavahel ja segu reageerib käitub nagu üks gaas ja iga komponendi rõhk ei sõltu rõhust. teistest. Seetõttu on selle segu rõhk võrdne iga selle komponendi segus avaldatava rõhu summaga, see tähendab:
PKOKKU = Pta + PO2
Oluline on rõhutada, et iga gaasi osarõhk ei ole rõhk, mida see avaldas enne segu sisestamist, kui see eraldati, vaid see vastab rõhule, et see toimiks siis, kui see oleks üksi, hõivates segu kogumahu ja samal temperatuuril, kus segu on, see tähendab, et rõhk Sega.
Siin on näide: õhk on gaasisegu, mis koosneb põhiliselt 80% lämmastikgaasist ja 20% hapnikugaasist. Kujutage ette, et rehvi kalibreeritakse õhukompressori abil rõhuga 2,0 atm. Segu kogurõhk rehvi sees on 2,0 atm. Kuna Daltoni seadus ütleb, et kogurõhk on segu iga gaasi osarõhkude summa, võime järeldada, et Gaasilise lämmastiku osaline rõhk selles segus on 1,6 atm (80% 2,0 atm) ja hapnikugaasi 0,4 atm (20% 2,0 atm).
Kui kasutame ideaalset gaasiseisundi võrrandit, on meil kõigi nende gaaside osaline rõhk võrdne:
Pta = ntaRT
V
PO2 = nO2RT
V
Pange tähele, et osalised rõhud on otseselt proportsionaalsed moolide arvuga (n). Seega on kogu rõhk otseselt proportsionaalne moolide koguarvu (Σn) summaga:
PKOKKU = Σei RT
V
Nende seoste kaudu saame määrata veel ühe olulise keemilise koguse: a molaarne fraktsioon (X). See pole midagi muud kui segu ühe gaasi moolide arvu ja segu moolide arvu summa suhe. See fraktsioon vastab ka gaasi osarõhu ja segu kogurõhu vahekorrale.
Molaarse fraktsioonini jõuame, jagades ühe gaasi osarõhu võrrandi kogurõhuga. Võtame näiteks heeliumgaasi:
_Pta. V = eita RT
PKOKKU. VΣn RT
Pta = eita= Xta
PKOKKU n
Vaadake näidet: naastes õhus oleva lämmastiku ja hapniku segu juurde, millega rehvi kalibreeriti, oletame, et iga 1 mooli õhu kohta on meil 0,8 mooli lämmastikku. Seega on nende gaaside molaarne osa segus esitatud järgmiste võrranditega:
XN2 = eiN2 XO2 = eiO2
Σei Σei
XN2 = 0,8 mol XO2 = 0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Seda võivad anda ka ülalnimetatud osalised surved:
XN2 = PN2 XO2 = PO2
PKOKKU PKOKKU
XN2 = 1,6 atm XO2 = 0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Pange tähele, et kuna molaarfraktsioon on osaväärtuse ja koguväärtuse suhe, on segu kõigi molaarsete fraktsioonide summa alati võrdne 1:
XN2 + Xo2 = 1
Gaaside osalise rõhu olulist aspekti nähakse meie kehas. Meie veri kannab hapnikugaasi (O2) keharakkudesse ja kudedesse ning eemaldab süsinikdioksiidi (CO2), mis vabaneb hingeõhust. Seda vahetust soodustavad osaliste rõhkude erinevused nende gaaside vahel veres ja kudedes ja see toimub alati suurema rõhu piirkonna suunas madalama rõhuni osaline.
Kuid seda funktsiooni võib kahjustada ronijad ja sukeldujad, kes jõuavad väga madalale või väga suurele kõrgusele, kus hapniku hingamise rõhk muutub. Seega on oluline kasutada sobivaid seadmeid, näiteks hapnikuga rikastatud suruõhusilindreid.
* Toimetuse krediit: Sergei Gorjatšov / Shutterstock.com
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia
