John Dalton (1766-1844) fu un grande studioso della costituzione della materia, noto soprattutto per la sua teoria atomica. Tuttavia, ha anche portato molti altri contributi alla scienza. Tra questi c'è il contributo a Chimica e Fisica per quanto riguarda la sua legge del 1801 che riguarda le pressioni parziali dei gas nelle miscele gassose.
John Dalton (1766-1844)
Quella La legge di Dalton dice quanto segue:
In genere abbiamo:
PTOTALE =P1 + P2 + P3 + ... o PTOTALE = ΣP
Ad esempio, immaginiamo la formazione di una miscela di gas elio e ossigeno. Inizialmente questi due gas sono in contenitori separati, ogni gas ha il proprio volume, la propria pressione e la propria temperatura. Quindi, volumi uguali di questi gas vengono miscelati in un unico contenitore e mantenuti alla stessa temperatura.
Considerando questi gas come ideali, non reagiranno tra loro e la miscela reagirà si comporterà come se fosse un unico gas e la pressione di ogni componente sarà indipendente dalla pressione. di altri. Pertanto, la pressione di questa miscela sarà pari alla somma delle pressioni esercitate da ciascuno dei suoi componenti nella miscela, ovvero:
PTOTALE =Plui + Poh2
È importante sottolineare che la pressione parziale di ciascun gas non è la pressione che esso esercitava prima di entrare nella miscela, quando era isolato, ma corrisponde alla pressione che eserciterebbe se fosse da solo, occupando il volume totale della miscela e alla stessa temperatura alla quale si trova la miscela, cioè la sua pressione all'interno del Mescolare.
Ecco un esempio: l'aria è una miscela di gas costituita essenzialmente dall'80% di azoto e dal 20% di ossigeno. Immaginiamo che un pneumatico venga tarato con una pressione di 2.0 atm da un compressore d'aria. La pressione totale della miscela all'interno del pneumatico è di 2.0 atm. Poiché la legge di Dalton dice che la pressione totale è la somma delle pressioni parziali di ciascun gas nella miscela, possiamo concludere che la La pressione parziale dell'azoto in questa miscela è di 1,6 atm (80% di 2,0 atm) e quella dell'ossigeno è di 0,4 atm (20% di 2,0 atm).
Se usiamo l'equazione di stato dei gas ideali, abbiamo che la pressione parziale di ciascuno di questi gas è uguale a:
Plui = nluiRT
V
PO2 = nO2RT
V
Si noti che le pressioni parziali sono direttamente proporzionali al numero di moli (n). Pertanto, la pressione totale è anche direttamente proporzionale alla somma del numero totale di moli (Σn):
PTOTALE = Σno RT
V
Attraverso queste relazioni, possiamo determinare un'altra importante quantità chimica: a frazione molare (X). Non è altro che il rapporto tra il numero di moli di uno dei gas nella miscela e la somma del numero di moli della miscela. Questa frazione corrisponde anche al rapporto tra la pressione parziale del gas e la pressione totale della miscela.
Si arriva alla frazione molare dividendo l'equazione della pressione parziale di uno dei gas per la pressione totale. Prendiamo come esempio il gas elio:
_Plui. V = nolui RT
PTOTALE. VΣn RT
Plui = nolui= Xlui
PTOTALE n
Vedi un esempio: Tornando alla miscela di azoto e ossigeno presente nell'aria con cui è stato tarato il pneumatico, diciamo che, per ogni 1 mole di aria, abbiamo 0,8 mole di azoto. Pertanto, la frazione molare di ciascuno di questi gas nella miscela è data dalle equazioni seguenti:
XN2 = noN2 XO2 = noO2
Σno Σno
XN2 = 0,8 moli XO2 = 0,2 moli
1,0 moli 1,0 moli
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Questo potrebbe essere dato anche dalle pressioni parziali sopra menzionate:
XN2 = PN2 XO2 = PO2
PTOTALE PTOTALE
XN2 = 1,6 atm XO2 = 0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Si noti che poiché la frazione molare è la relazione tra un valore parziale e un valore totale, la somma di tutte le frazioni molari nella miscela sarà sempre uguale a 1:
XN2 + Xo2 = 1
Un aspetto importante delle pressioni parziali dei gas è visto nei nostri corpi. Il nostro sangue trasporta ossigeno (O2) alle cellule e ai tessuti del corpo e rimuovere l'anidride carbonica (CO2) che viene rilasciato nel respiro. Questo scambio è facilitato dalle differenze di pressione parziale tra questi gas nel sangue e nel tessuti, e si verifica sempre nella direzione della regione di pressione più alta verso la pressione più bassa parziale.
Tuttavia, questa funzione può essere compromessa nel caso di arrampicatori e subacquei che raggiungono altitudini molto basse o molto alte, dove la pressione dell'ossigeno respirabile cambia. Da qui l'importanza di utilizzare attrezzature adeguate come bombole di aria compressa arricchite di ossigeno.
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di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica