Daltonin laki. Daltonin kaasupartikkelilaki

John Dalton (1766-1844) oli suuri aineen rakenteen tutkija, joka tunnetaan parhaiten atomiteoriansa perusteella. Hän toi kuitenkin myös monia muita panoksia tiedeeseen. Niiden joukossa on panos kemian ja fysiikan suhteen vuonna 1801 perustettu laki, joka koskee kaasuseosten osapaineita kaasuseoksissa.

John Dalton (1766-1844)

Että Daltonin laki sanoo seuraava:

Yleensä meillä on:

P_{KAIKKI YHTEENSÄ} = P₁ + P₂ + P₃ + ... tai P_{KAIKKI YHTEENSÄ} = ΣP

Kuvitellaan esimerkiksi heliumkaasun ja happikaasun kaasuseoksen muodostumista. Aluksi nämä kaksi kaasua ovat erillisissä säiliöissä, joista jokaisella on oma tilavuutensa, oma paine ja oma lämpötila. Sitten yhtä suuret määrät näitä kaasuja sekoitetaan yhteen astiaan ja pidetään samassa lämpötilassa.

Koska näitä kaasuja pidetään ihanteellisina, ne eivät reagoi keskenään ja seos reagoi käyttäytyy ikään kuin se olisi yksi kaasu ja kunkin komponentin paine on riippumaton paineesta. muista. Siksi tämän seoksen paine on yhtä suuri kuin sen kaikkien komponenttien seoksessa aiheuttamien paineiden summa:

P_{KAIKKI YHTEENSÄ} = P_hän + P_O2

On tärkeää korostaa, että jokaisen kaasun osapaine ei ole se paine, jota se käytti ennen seokseen pääsyä, kun se eristettiin, mutta se vastaa painetta että se tekisi, jos se olisi yksin, miehittäen seoksen kokonaistilavuuden ja samassa lämpötilassa, jossa seos on, ts. Sekoita.

Tässä on esimerkki: Ilma on kaasuseos, joka koostuu pääasiassa 80% typpikaasusta ja 20% happikaasusta. Kuvittele, että rengas on kalibroitu ilmakompressorilla 2,0 atm: n paineella. Seoksen kokonaispaine renkaan sisällä on 2,0 atm. Koska Daltonin laissa sanotaan, että kokonaispaine on seoksessa olevien jokaisen kaasun osapaineiden summa, voidaan päätellä, että Typpikaasun osapaine tässä seoksessa on 1,6 atm (80% 2,0 atm) ja happikaasun 0,4 atm (20% 2,0 atm).

Jos käytämme ihanteellista kaasutilan yhtälöä, jokaisen kaasun osapaine on sama:

P_hän = n_hänRT
V
P_O2 = n_O2RT
V

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

Huomaa, että osapaineet ovat suoraan verrannollisia moolien määrään (n). Siten kokonaispaine on myös suoraan verrannollinen moolien kokonaismäärän (Σn) summaan:

P_{KAIKKI YHTEENSÄ} = Σei RT
V

Näiden suhteiden avulla voimme määrittää toisen tärkeän kemiallisen määrän: a moolifraktio (X). Se ei ole muuta kuin seoksen yhden kaasun moolimäärän ja seoksen moolien määrän summan suhde. Tämä jae vastaa myös kaasun osapaineen ja seoksen kokonaispaineen välistä suhdetta.

Saamme moolijakeen jakamalla yhden kaasun osapaineen yhtälön kokonaispaineella. Otetaan esimerkkinä heliumkaasu:

_P_hän. V  = ei_hän RT
P_{KAIKKI YHTEENSÄ}. VΣn RT
P_hän = ei_hän= X_hän
P_{KAIKKI YHTEENSÄ} n

Katso esimerkki: Palataksemme typen ja hapen seokseen, joka on ilmassa, jolla rengas kalibroitiin, sanotaan, että jokaista 1 moolia ilmaa kohden meillä on 0,8 moolia typpeä. Siten kunkin näiden kaasujen moolisuhde seoksessa saadaan alla olevista yhtälöistä:

X_N2 = ei_N2 X_O2 = ei_O2
Σ_ei Σ_ei
X_N2 =  0,8 mol X_O2 =  0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Tämä voidaan antaa myös edellä mainituilla osapaineilla:

X_N2 = P_N2 X_O2 = P_O2
P_{KAIKKI YHTEENSÄ} P_{KAIKKI YHTEENSÄ}
X_N2 =  1,6 atm X_O2 =  0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Huomaa, että koska moolifraktio on suhde osamäärän ja kokonaisarvon välillä, seoksen kaikkien moolijakeiden summa on aina yhtä suuri kuin

X_N2 + X_o2 = 1

Tärkeä osa kaasujen osapaineita näkyy kehossamme. Veremme kuljettaa happikaasua (O₂) kehon soluihin ja kudoksiin ja poistaa hiilidioksidi (CO₂), joka vapautuu hengityksessä. Tätä vaihtoa helpottavat osapaineiden erot näiden veren ja veren kaasujen välillä kudoksissa, ja se tapahtuu aina korkeamman paineen alueen suuntaan alempaan paineeseen osittainen.

Tämä toiminto voi kuitenkin vaarantua kiipeilijöille ja sukeltajille, jotka saavuttavat hyvin matalan tai erittäin korkean korkeuden, jossa hengittävän hapen paine muuttuu. Siksi on tärkeää käyttää sopivia laitteita, kuten happirikastettuja paineilmasylintereitä.

* Toimituskirja: Sergey Goryachev / Shutterstock.com

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Kaasut

Mitä ovat kaasut, mitkä ovat kaasujen ominaisuudet, molekyyliyhdisteet, puristettavuus, kiinteä tilavuus, kineettinen energia kaasun keskimääräinen absoluuttinen lämpötila, ihanteellinen kaasu, todelliset kaasut, täydellinen kaasu, kaasun tilamuuttujat, kaasun tilavuus, vuodenajat