צפיפות היא כמות שניתן לחשב מהקשר בין מסת הגוף לנפח. זה חל גם במקרה של גזים:
דגַז = Mגַז
Vגַז
יחידת צפיפות הגז היא בדרך כלל g/L.
ידוע שב-CNTP (תנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ) 1 מול מכל גז תופס תמיד נפח של 22.4 ליטר. לפיכך, ניתן לחשב את הצפיפות של גזים בתנאים אלה מתוך הקשר בין המסה המולרית לנפח זה במול:
דגַז = ___M_____
22.4 ל'. מול-1
אבל ניתן להשתמש בנוסחה זו רק אם הגז נמצא ב-CNTP. אם ברצוננו לחשב את הצפיפות המוחלטת עבור גז כלשהו, נוכל להשתמש בנוסחה אחרת שאנו מוצאים באמצעות משוואת המצב לגזים:
pV = nRT
מכיוון ש-n = m/M, אנו מחליפים את "n" במשוואת מצב הגז:
pV = MRT
M
M = אחר הצהריים
V RT
מכיוון שהצפיפות היא מסה על פני נפח, אז יש לנו:
ד = אחר הצהריים
RT
המשוואה הזו מראה לנו את זה הצפיפות המוחלטת של גז תלויה בלחץ ובטמפרטורה היכן נמצא הגז; זה לא בגלל המסה, מכיוון שהיא לא תלויה בלחץ ובטמפרטורה, אבל הנפח כן.
שים לב ש צפיפות הגז עומדת ביחס הפוך לטמפרטורה שלו. זה העיקרון שמסביר איך פועל התרגול של כדור פורח: האוויר בבלון הוא האוויר האטמוספרי שכשהוא מחומם יורד בצפיפותו ובדרך זו עולה לשמיים. ככל שהאוויר הכלול בבלון יתחמם יותר, כך צפיפותו תהיה נמוכה יותר והבלון יעלה גבוה יותר.
הנה דוגמה כיצד להשתמש בנוסחה זו כדי למצוא את הצפיפות של גז:
דוגמא: מהי הצפיפות המוחלטת של גז החמצן (O2) ב-600 מ"מ כספית ו-127 מעלות צלזיוס? (מסה אטומית: O = 16)
פתרון הבעיה:
נתונים:
מסה מולרית: O2: 2. 16 = 32 גרם/מול;
p=600 מ"מ כספית;
R = 62.3 מ"מ כספית. ל. מול-1. ק-1
T = 127 מעלות צלזיוס → 127 + 273 = 400 K
ד = אחר הצהריים
RT
ד = _600. 32__
62,3. 400
d = 0.774 גרם/ליטר
מכיוון שב-CNTP הלחץ שווה ל-1 atm, הטמפרטורה היא 273 K ו-R שווה ל-0.082 או 22.4/273, יש לנו:
ד = אחר הצהריים
RT
ד = ___1. M_____
(22,4/273). 273
ד = ___M_____
22.4 ל'. מול-1
אנו חוזרים לנוסחה שהוזכרה לעיל עבור גזים ב-CNTP. הבה נסתכל על דוגמה כיצד להשתמש בנוסחה זו:
דוגמא: מהי המסה המולקולרית של גז שצפיפותו המוחלטת ב-CNTP היא 1.96 גרם/ליטר?
פתרון הבעיה:
ד = ___M_____
22.4 ל'. מול-1
M = 22.4. ד
M = (22.4 ליטר/מול). (1.96 גרם/ליטר)
M = 43.90 גרם/מול
מאת ג'ניפר פוגאסה
בוגר לימודי כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm
