달튼의 법칙. Dalton의 가스 부분 압력 법칙

John Dalton (1766-1844)은 물질의 구성에 대한 위대한 학자였으며 그의 원자 이론으로 가장 잘 알려져 있습니다. 그러나 그는 또한 과학에 다른 많은 공헌을 가져 왔습니다. 그중에는 화학 및 물리학에 대한 공헌이 있습니다. 가스 혼합물에서 가스의 분압과 관련하여 1801 년에 제정 된 법.

존 달튼 (1766-1844)

그 달튼의 법칙 다음과 같이 말합니다.

일반적으로 다음이 있습니다.

피_합계 = P₁ + P₂ + P₃ + ... 또는 피_합계 = ΣP

예를 들어, 헬륨 가스와 산소 가스가 혼합 된 가스의 형성을 상상해 봅시다. 처음에이 두 가스는 별도의 용기에 있으며 각 가스는 자체 부피, 자체 압력 및 자체 온도를 갖습니다. 그런 다음 동일한 부피의 이러한 가스가 단일 용기에 혼합되어 동일한 온도로 유지됩니다.

이러한 가스를 이상적인 것으로 간주하면 서로 반응하지 않으며 혼합물은 단일 가스 인 것처럼 작동하며 각 구성 요소의 압력은 압력과 무관합니다. 다른 사람의. 따라서이 혼합물의 압력은 혼합물의 각 구성 요소에 의해 가해지는 압력의 합과 같습니다.

피_합계 = P_그 + P_영형2

각 가스의 분압은 분리되었을 때 혼합물에 들어가기 전에 가해진 압력이 아니라 압력에 해당한다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 그것은 혼합물의 총 부피를 차지하고 혼합물이있는 동일한 온도, 즉 내부 압력에서 단독 일 경우 발휘할 것입니다. 혼합.

예: 공기는 기본적으로 80 % 질소 가스와 20 % 산소 가스로 구성된 가스 혼합물입니다. 타이어가 공기 압축기에 의해 2.0atm의 압력으로 보정된다고 상상해보십시오. 타이어 내부 혼합물의 총 압력은 2.0 atm입니다. Dalton의 법칙은 총 압력이 혼합물에있는 각 가스의 분압의 합이라고 말하고 있으므로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 이 혼합물에서 질소 가스의 분압은 1.6 atm (2.0 atm의 80 %)이고 산소 가스의 분압은 0.4 atm (2.0 atm의 20 %)입니다.

이상 기체 상태 방정식을 사용하면 각 기체의 분압은 다음과 같습니다.

피_그 = n_그RT
V
피_O2 = n_O2RT
V

부분 압력은 몰 수 (n)에 정비례합니다. 따라서 총 압력은 총 몰 수 (Σn)의 합에 정비례합니다.

피_합계 = Σ아니 RT
V

이러한 관계를 통해 우리는 또 다른 중요한 화학적 양을 결정할 수 있습니다. 몰분율 (X). 이것은 혼합물에있는 가스 중 하나의 몰수와 혼합물의 몰수 합계 사이의 관계에 지나지 않습니다. 이 분율은 가스의 분압과 혼합물의 총 압력 사이의 관계에도 해당합니다.

우리는 가스 중 하나의 분압 방정식을 총 압력으로 나누어 몰분율에 도달합니다. 헬륨 가스를 예로 들어 보겠습니다.

_피_그. V  = 아니_그 RT
피_합계. VΣn RT
피_그 = 아니_그= X_그
피_합계 엔

예를보십시오: 타이어가 보정 된 공기 중에 존재하는 질소와 산소의 혼합물로 돌아가서, 공기 1 몰당 0.8 몰의 질소가 있다고 가정 해 봅시다. 따라서 혼합물에서 이러한 각 가스의 몰 분율은 아래 방정식으로 제공됩니다.

엑스_N2 = 아니_N2 엑스_O2 = 아니_O2
Σ_아니 Σ_아니
엑스_N2 =  0.8 몰 엑스_O2 =  0.2 몰
1.0 몰 1.0 몰
엑스_N2 = 0,8엑스_O2 = 0,2

이것은 또한 위에서 언급 한 부분 압력에 의해 주어질 수 있습니다.

엑스_N2 = 피_N2 엑스_O2 = 피_O2
피_합계 피_합계
엑스_N2 =  1.6 기압 엑스_O2 =  0.4 기압
2.0 기압 2.0 기압
엑스_N2 = 0,8엑스_O2 = 0,2

몰 분율은 부분 값과 총 값 사이의 관계이므로 혼합물의 모든 몰 분율의 합은 항상 1과 같습니다.

엑스_N2 + X_o2 = 1

가스 분압의 중요한 측면은 우리 몸에서 볼 수 있습니다. 우리의 혈액은 산소 가스 (O₂) 신체의 세포와 조직에 이산화탄소 (CO₂) 호흡에서 방출됩니다. 이 교환은 혈액과 혈액에있는이 가스들 사이의 분압 차이에 의해 촉진됩니다. 조직, 그리고 그것은 항상 더 높은 압력의 영역에서 더 낮은 압력의 방향으로 발생합니다 부분.

그러나이 기능은 산소 호흡 압력이 변하는 매우 낮거나 매우 높은 고도에 도달하는 클라이머 및 다이버의 경우에는 손상 될 수 있습니다. 따라서 산소가 풍부한 압축 공기 실린더와 같은 적절한 장비를 사용하는 것이 중요합니다.

* 사설 크레딧: 세르게이 고랴 체프 / Shutterstock.com

작성자: Jennifer Fogaça
화학 전공