Apsolutna gustoća plina

Gustoća je veličina koja se može izračunati iz odnosa između tjelesne mase i volumena. To vrijedi i za plinove:

d_plin = m_plin
V_plin

Jedinica za gustoću plina obično je g/L.

Poznato je da u CNTP (normalni uvjeti temperature i tlaka) 1 mol bilo kojeg plina uvijek zauzima volumen od 22,4 L. Dakle, gustoća za plinove u ovim uvjetima može se izračunati iz odnosa između molarne mase i ovog volumena u molima:

d_plin = ___M_____
22,4 l. mol^-1

Ali ova se formula može koristiti samo ako je plin u CNTP. Ako želimo izračunati apsolutnu gustoću za bilo koji plin, možemo koristiti drugu formulu koju nalazimo pomoću jednadžbe stanja za plinove:

pV = nRT

Budući da je n = m/M, zamjenjujemo "n" u jednadžbi stanja plina:

pV = mRT
M
m = pM
V RT

Kako je gustoća masa prema volumenu, tada imamo:

d = pM
RT

Ova nam jednadžba to pokazuje apsolutna gustoća plina ovisi o tlaku i temperaturi gdje je plin; to nije zbog mase, jer ne ovisi o tlaku i temperaturi, nego o volumenu.

Primijeti da gustoća plina obrnuto je proporcionalna njegovoj temperaturi

. Ovo je načelo koje objašnjava kako vježba balonom funkcionira: zrak u balonu je atmosferski zrak koji, kada se zagrije, smanjuje gustoću i na taj način se diže u nebo. Što se zrak koji se nalazi u balonu više zagrijava, to će njegova gustoća biti manja i balon će se više dizati.

Evo primjera kako koristiti ovu formulu za pronalaženje gustoće plina:

Primjer: Kolika je apsolutna gustoća plina kisika (O₂) na 600 mmHg i 127 °C? (Atomska masa: O = 16)

Rezolucija:

Podaci:

Molarna masa: O₂: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 mmHg;
R = 62,3 mmHg. L. mol^-1. K^-1
T = 127 °C → 127 + 273 = 400 K

d =  PM
RT
d =  _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/L

Budući da je u CNTP tlak jednak 1 atm, temperatura je 273 K i R je jednak 0,082 ili 22,4/273, imamo:

d =  PM

RT
d = ___1. M_____
(22,4/273). 273
d = ___M_____
22,4 l. mol^-1

Vraćamo se na gore spomenutu formulu za plinove u CNTP. Pogledajmo primjer kako koristiti ovu formulu:

Primjer: Kolika je molekulska masa plina čija je apsolutna gustoća u CNTP 1,96 g/L?

Rezolucija:

d = ___M_____
22,4 l. mol^-1

M = 22,4. d
M = (22,4 L/mol). (1,96 g/L)
M = 43,90 g/mol

Autora Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm