A sűrűség olyan mennyiség, amely a testtömeg és a térfogat összefüggéséből számítható ki. Ez vonatkozik a gázokra is:
dgáz = mgáz
Vgáz
A gáz sűrűségének mértékegysége általában g/l.
Ismeretes, hogy a CNTP-ben (Normal Conditions of Temperature and Pressure) 1 mol bármely gáz mindig 22,4 liter térfogatot foglal el. Így a gázok sűrűsége ilyen körülmények között a moláris tömeg és a molban kifejezett térfogat közötti összefüggésből számítható ki:
dgáz = ___M_____
22,4 liter mol-1
De ez a képlet csak akkor használható, ha a gáz a CNTP-ben van. Ha ki akarjuk számítani bármely gáz abszolút sűrűségét, használhatunk egy másik képletet, amelyet a gázok állapotegyenletével találunk meg:
pV = nRT
Mivel n = m/M, a gázállapot-egyenletben „n”-t helyettesítünk:
pV = mRT
M
m = délután
V RT
Mivel a sűrűség a tömeg a térfogathoz képest, akkor a következőt kapjuk:
d = délután
RT
Ez az egyenlet azt mutatja meg nekünk a gáz abszolút sűrűsége a nyomástól és a hőmérséklettől függ hol van a gáz; ez nem a tömeg miatt van, hiszen nem a nyomástól és a hőmérséklettől, hanem a térfogattól függ.
Vedd észre a gáz sűrűsége fordítottan arányos a hőmérsékletével. Ez az az elv, amely megmagyarázza a ballonozás gyakorlatának működését: a léggömbben lévő levegő az a légköri levegő, amely melegítés hatására csökken a sűrűsége, és így az ég felé emelkedik. Minél jobban felmelegszik a léggömbben lévő levegő, annál kisebb lesz a sűrűsége, és annál magasabbra emelkedik a ballon.
Íme egy példa arra, hogyan kell ezt a képletet használni a gáz sűrűségének meghatározására:
Példa: Mekkora az oxigéngáz abszolút sűrűsége (O2) 600 Hgmm-en és 127 °C-on? (Atomtömeg: O = 16)
Felbontás:
Adat:
Moláris tömeg: O2: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 Hgmm;
R = 62,3 Hgmm. L. mol-1. K-1
T = 127 °C → 127 + 273 = 400 K
d = DÉLUTÁN
RT
d = _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/l
Mivel a CNTP-ben a nyomás 1 atm, a hőmérséklet 273 K és az R egyenlő 0,082 vagy 22,4/273, a következőket kapjuk:
d = DÉLUTÁN
RT
d = ___1. M_____
(22,4/273). 273
d = ___M_____
22,4 liter mol-1
Visszatérünk a fent említett, a CNTP-ben lévő gázokra vonatkozó képlethez. Nézzünk egy példát a képlet használatára:
Példa: Mekkora a molekulatömege annak a gáznak, amelynek abszolút sűrűsége CNTP-ben 1,96 g/l?
Felbontás:
d = ___M_____
22,4 liter mol-1
M = 22,4. d
M = (22,4 l/mol). (1,96 g/l)
M = 43,90 g/mol
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm