THE klapejronska jednadžba je matematički izraz koji je predložio francuski fizičar-kemičar i građevinski inženjer Benoit-Pierre-Émile Clapeyron i formuliran je da opiše ponašanje savršeni plin. Obratite pažnju na sljedeću jednadžbu:
P.V = n. RT
P = tlak koji generira plin na zidovima posude;
V = volumen koji zauzima plin i može se izraziti u litrama ili kubičnim metrima;
n = broj mol (količina tvari u plinu);
Bilješka: Broj molova izražava se odnosom mase plina (m) i njegove mase molekulska masa (M):
n = m
M
R = opća plinska konstanta koju je predložio Clapeyron i ovisi o korištenoj jedinici tlaka (u atm je 0,082; u mmHg, to je 62,3; u KPa je 8,31);
T = temperatura kojoj se plin podvrgava (uvijek se koristi u Kelvinovoj jedinici).
Bilješka: Da biste pretvorili zadanu temperaturu u Celzijevim stupnjevima u Kelvine, samo dodajte njezinu vrijednost na 273.
Dakle, korištenjem klapejronska jednadžba, možemo odrediti nekoliko varijabli koje se odnose na plin, kao što možete vidjeti u svakom dolje predloženom primjeru:
1. primjer: (Uefs-BA) Spremnik od 24,6 L sadrži 1,0 mol dušika koji vrši pritisak od 1,5 atm. U tim uvjetima temperatura plina na Kelvinovoj ljestvici je:
a) 30 b) 40 c) 45 d) 300 e) 450
T =?
n = 1 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K (jer je tlak u atm)
Zapremina = 24,6 L
P = 1,5 atm
Unos podataka danih u klapejronska jednadžba, možemo odrediti potrebnu temperaturu:
P.V = n. RT
1,5,24,6 = 1,0.082.T
36,9 = 0,082T
36,9 = T
0,082
T = 450 K
2. primjer: (Unimep-SP) Na 25 ° C i 1 atm otopite 0,7 l ugljičnog dioksida u jednoj litri destilirane vode. Ova količina CO2 označava:
(Podaci: R = 0,082 atm.l / mol.k; Atomske mase: C = 12; 0 = 16).
a) 2,40 g
b) 14,64 g
c) 5,44 g
d) 0,126 g
e) 1,26 g
T = 25 ° C, što je dodalo 273 rezultata u 298 K
m =?
R = 0,082 atm. L / mol. K (jer je tlak u atm)
Zapremina = 0,7 L
P = 1 atm
Unos podataka danih u klapejronska jednadžba, možemo odrediti potrebnu masu:
P.V = n. RT
1.0,7 = m .0,082.298
44
0,7 = m.24,436
44
0,7,44 = m. 24,436
30,8 = m.24,436
30,8 = m
24,436
m = 1,26 g (približno)
3. primjer: (Fesp-PE) Do 75 OC i 639 mmHg, 1,065 g tvari zauzima 623 ml u plinovitom stanju. Molekularna masa tvari jednaka je:
a) 58 b) 0,058 c) 12,5 d) 18,36 e) 0,0125
T = 75 ° C, što je dodalo 273 rezultata u 348 K
m = 1,065 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (jer je tlak u mmHg)
Volumen = 623 ml, što podijeljeno s 1000 rezultira u 0,623 L
P = 639 mmHg
M =?
Unos podataka danih u klapejronska jednadžba, možemo odrediti potrebnu molekularnu masu:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
639.0,623 = 1,065.62,3.348
M
398,097 = 23089,626
M
398,097M = 23089,626
M = 23089,626
398,097
M = 58 u
4. primjer: (UFRJ) Potrebno je pohraniti određenu količinu plinovitog kisika (O2). Masa plina je 19,2 g na temperaturi od 277 OC i pri tlaku od 1,50 atm. Jedini spremnik koji ga može pohraniti imat će približno volumen:
Podaci: O = 16, R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 4.50L b) 9.00L c) 18.0L d) 20.5L e) 36.0L
T = 277 ºC, što je dodalo 273 rezultata u 550 K
m = 19,2 g
P = 1,5 atm
R = 0,082 atm. L / mol. K (budući da je tlak isporučen u atm)
Volumen =?
Bilješka: U početku moramo izračunati molarnu masu plina kisika, pomnoživši broj atoma s masom elementa, a zatim zbrajajući rezultate:
M = 2,16
M = 32 g / mol
Unos podataka danih u Clapeyronova jednadžba, možemo odrediti potrebnu zapreminu:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
1,5.V = 19,2.0,082.550
32
1,5.V = 865,92
32
1,5.V.32 = 865,92
48V = 865,92
V = 865,92
48
18,04 L (približno)
5. primjer: (Unified-RJ) 5 mol idealnog plina, na temperaturi od 27 ºC, zauzima volumen od 16,4 litara. Pritisak koji vrši ova količina plina je:
Dano: R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 0,675 atm b) 0,75 atm c) 6,75 atm d) 7,5 atm e) 75 atm
T = 27 ° C, što je dodalo 273 rezultata u 300 K
n = 5 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K
Zapremina = 16,4 L
P =?
Unos podataka danih u klapejronska jednadžba, možemo odrediti potreban pritisak:
P.V = n. RT
P.16,4 = 5,0.082.300
Str. 16,4 = 123
P = 123
16,4
P = 7,5 atm
6. primjer: (Unirio-RJ) 29,0 g čiste i organske tvari, u plinovitom stanju, zauzimaju zapreminu od 8,20 L, na temperaturi od 127 ° C i tlaku od 1520 mmHg. Molekulska formula vjerojatnog plina je: (R = 0,082. atm .L / mol K)
a) C2H6 b) C3H8 c) C4H10 d) C5H12 e) C8H14
T = 127 ° C, što je dodalo 273 rezultata u 400 K
m = 29 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (jer je tlak u mmHg)
Zapremina = 8,2 L
P = 1520 mmHg
M =?
Da biste odredili molekularnu formulu u ovoj vježbi, unesite podatke dane u klapejronska jednadžba za određivanje molarne mase:
P.V = n. RT
1520.8,2 = 29 .62,3.400
M
12464 = 722680
M
12464M = 722680
M = 722680
12464
M = 57,98 g / mol
Dalje, moramo odrediti molekularnu masu svake ponuđene alternative (množenjem broja atoma masom elementa, a zatim dodavanjem rezultata) da se vidi koji odgovara pronađenoj masi prethodno:
a) M = 2,12 + 6,1
M = 24 + 6
M = 30 g / mol
b) M = 3,12 + 8,1
M = 36 + 8
M = 44 g / mol
c) M = 4,12 + 10
M = 48 + 10
M = 58 g / mol, odnosno molekulska formula spoja je C4H10.
Ja, Diogo Lopes Dias
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-equacao-de-clapeyron.htm
