ג'ון דלטון (1766-1844) היה חוקר גדול בחוקת החומר, והיה ידוע בעיקר בזכות התיאוריה האטומית שלו. עם זאת, הוא גם הביא תרומות רבות אחרות למדע. ביניהם התרומה לכימיה ופיזיקה בנוגע לה החוק שהוקם בשנת 1801 המתייחס ללחצים חלקיים של גזים בתערובות גזיות.
ג'ון דלטון (1766-1844)
זֶה חוק דלתון אומר את הדברים הבאים:
באופן כללי, יש לנו:
פסך הכל = P1 + P2 + P3 + ... אוֹ פסך הכל = ΣP
לדוגמא, בואו נדמיין את היווצרות תערובת גז של גז הליום וגז חמצן. בתחילה שני הגזים הללו נמצאים במיכלים נפרדים, שלכל גז נפח משלו, לחץ משלו וטמפרטורה משלו. לאחר מכן, מערבבים כמויות שוות של גזים אלה במיכל יחיד ונשמרים באותה טמפרטורה.
בהתחשב בגזים אלה כאידיאליים, הם לא יגיבו זה עם זה, והתערובת תגיב יתנהג כאילו מדובר בגז יחיד והלחץ של כל רכיב יהיה בלתי תלוי בלחץ. של אחרים. לכן, הלחץ של תערובת זו יהיה שווה לסכום הלחצים המופעלים על ידי כל אחד ממרכיביו בתערובת, כלומר:
פסך הכל = Pהוא + Pאו2
חשוב להדגיש כי הלחץ החלקי של כל גז אינו הלחץ שהפעיל לפני הכניסה לתערובת, כשהוא מבודד, אלא הוא תואם את הלחץ שהיא הייתה מפעילה אם היא לבדה, תופסת את הנפח הכולל של התערובת ובאותה טמפרטורה בה התערובת, כלומר הלחץ שלה בתוך לְעַרְבֵּב.
הנה דוגמה: אוויר הוא תערובת גז המורכבת בעצם מ 80% גז חנקן ו- 20% גז חמצן. תאר לעצמך שצמיג מכויל בלחץ 2.0 אטמ 'על ידי מדחס אוויר. הלחץ הכולל של התערובת בתוך הצמיג הוא 2.0 כספומט. מכיוון שחוק דלתון אומר כי הלחץ הכולל הוא סכום הלחצים החלקיים של כל גז בתערובת, אנו יכולים להסיק כי הלחץ החלקי של גז חנקן בתערובת זו הוא 1.6 atm (80% מ- 2.0 atm) וזה של גז חמצן הוא 0.4 atm (20% של 2.0 atm).
אם אנו משתמשים במשוואת מצב הגז האידיאלית, יש לנו שהלחץ החלקי של כל אחד מהגזים הללו שווה ל:
פהוא = nהואRT
ו
פO2 = nO2RT
ו
שים לב שלחצים חלקיים הם ביחס ישר למספר השומות (n). לפיכך, הלחץ הכולל עומד גם ביחס ישר לסכום המספר הכולל של השומות (moln):
פסך הכל = Σלא RT
ו
באמצעות קשרים אלה אנו יכולים לקבוע כמות כימית חשובה נוספת: א שבר טוחן (X). זה לא יותר מאשר הקשר בין מספר השומות של אחד הגזים בתערובת לבין סכום מספר השומות של התערובת. שבר זה תואם גם את הקשר בין הלחץ החלקי של הגז ללחץ הכולל של התערובת.
אנו מגיעים לשבריר הטוחנת על ידי חלוקת משוואת הלחץ החלקי של אחד הגזים בלחץ הכולל. בואו ניקח דוגמה לגז הליום:
_Pהוא. ו = לאהוא RT
פסך הכל. VΣn RT
פהוא = לאהוא= Xהוא
פסך הכל נ
ראה דוגמה: אם נחזור לתערובת של חנקן וחמצן שנמצאים באוויר איתו כיול הצמיג, נניח שעל כל 1 מולדת אוויר יש לנו 0.8 מול חנקן. לפיכך, השבר הטוחני של כל אחד מהגזים הללו בתערובת ניתן על ידי המשוואות להלן:
איקסN2 = לאN2 איקסO2 = לאO2
Σלא Σלא
איקסN2 = 0.8 מול איקסO2 = 0.2 מול
1.0 mol 1.0 mol
איקסN2 = 0,8איקסO2 = 0,2
זה יכול להינתן גם על ידי הלחצים החלקיים שהוזכרו לעיל:
איקסN2 = פN2 איקסO2 = פO2
פסך הכל פסך הכל
איקסN2 = 1.6 כספומט איקסO2 = 0.4 כספומט
2.0 כספומט 2.0 כספומט
איקסN2 = 0,8איקסO2 = 0,2
שימו לב שמכיוון ששבר הטוחנות הוא היחס בין ערך חלקי לערך כולל, סכום כל השברים הטוחניים בתערובת תמיד יהיה שווה ל -1:
איקסN2 + Xo2 = 1
היבט חשוב בלחצים החלקיים של הגזים נראה בגופנו. הדם שלנו נושא גז חמצן (O2) לתאי ורקמות הגוף ולהסיר פחמן דו חמצני (CO2) שמשתחרר בנשימה. חילופי דברים אלה מקלים על ידי ההבדלים בלחצים חלקיים בין גזים אלה בדם רקמות, וזה תמיד קורה בכיוון האזור של לחץ גבוה יותר ללחץ נמוך יותר חלקי.
עם זאת, ניתן לפגוע בפונקציה זו במקרה של מטפסים וצוללנים שמגיעים לגבהים נמוכים מאוד או מאוד גבוהים, שם משתנה לחץ הנשימה של חמצן. מכאן, החשיבות של שימוש בציוד מתאים כגון בלוני אוויר דחוס מועשרים בחמצן.
* זיכוי עריכה: סרגיי גוריאצ'וב / Shutterstock.com
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה