Džons Daltons (1766-1844) bija lielisks matērijas uzbūves zinātnieks, kurš bija vislabāk pazīstams ar savu atomu teoriju. Tomēr viņš arī sniedza daudz citu ieguldījumu zinātnē. Starp tiem ir ieguldījums ķīmijā un fizikā attiecībā uz to 1801. gadā izveidots likums, kas attiecas uz gāzveida maisījumos esošo gāzu daļējo spiedienu.
Džons Daltons (1766-1844)
Tas Daltona likums saka sekojošo:
Parasti mums ir:
PKOPĀ = P1 + P2 + P3 + ... vai PKOPĀ = ΣP
Piemēram, iedomāsimies hēlija gāzes un skābekļa gāzes gāzes maisījuma veidošanos. Sākotnēji šīs divas gāzes atrodas atsevišķos traukos, katrai gāzei ir savs tilpums, savs spiediens un sava temperatūra. Tad vienādus tilpumus šo gāzu sajauc vienā traukā un tur tajā pašā temperatūrā.
Uzskatot šīs gāzes par ideālām, tās nereaģēs savā starpā, un maisījums reaģēs izturēsies tā, it kā tā būtu viena gāze, un katra komponenta spiediens nebūs atkarīgs no spiediena. citiem. Tāpēc šī maisījuma spiediens būs vienāds ar visu tā sastāvdaļu maisījumā izdarīto spiedienu summu, tas ir:
PKOPĀ = Pviņš + PO2
Ir svarīgi uzsvērt, ka katras gāzes daļējais spiediens nav spiediens, ko tas izdarīja pirms iekļūšanas maisījumā, kad tas tika izolēts, bet tas atbilst spiedienam ka tas būtu vienīgais, aizņemot maisījuma kopējo tilpumu un tajā pašā temperatūrā, kādā atrodas maisījums, tas ir, tā spiediens Sajauc.
Lūk, piemērs: Gaiss ir gāzes maisījums, kas galvenokārt sastāv no 80% slāpekļa gāzes un 20% skābekļa gāzes. Iedomājieties, ka riepu ar gaisa kompresoru kalibrē ar 2,0 atm spiedienu. Maisījuma kopējais spiediens riepas iekšpusē ir 2,0 atm. Tā kā Daltona likums saka, ka kopējais spiediens ir katras maisījumā esošās gāzes daļējo spiedienu summa, mēs varam secināt, ka Slāpekļa gāzes parciālais spiediens šajā maisījumā ir 1,6 atm (80% no 2,0 atm) un skābekļa gāzes spiediens ir 0,4 atm (20% no 2,0 atm).
Ja mēs izmantojam ideālo gāzes stāvokļa vienādojumu, mums ir tas, ka katras šīs gāzes daļējais spiediens ir vienāds ar:
Pviņš = nviņšRT
V
PO2 = nO2RT
V
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vēl vairāk;)
Ņemiet vērā, ka daļējais spiediens ir tieši proporcionāls molu skaitam (n). Tādējādi kopējais spiediens ir tieši proporcionāls molu kopējā skaita (Σn) summai:
PKOPĀ = ΣNē RT
V
Izmantojot šīs attiecības, mēs varam noteikt vēl vienu svarīgu ķīmisko daudzumu: a molārā frakcija (X). Tas nav nekas cits kā attiecība starp maisījumā esošās vienas gāzes molu skaitu un maisījuma molu skaita summu. Šī frakcija arī atbilst sakarībai starp gāzes daļējo spiedienu un maisījuma kopējo spiedienu.
Mēs nonākam pie molārās frakcijas, dalot vienas gāzes daļējā spiediena vienādojumu ar kopējo spiedienu. Ņemsim par piemēru hēlija gāzi:
_Pviņš. V = Nēviņš RT
PKOPĀ. VΣn RT
Pviņš = Nēviņš= Xviņš
PKOPĀ n
Skatiet piemēru: Atgriežoties pie slāpekļa un skābekļa maisījuma, kas atrodas gaisā, ar kuru riepa tika kalibrēta, pieņemsim, ka uz katru 1 molu gaisa mums ir 0,8 mola slāpekļa. Tādējādi katras no šīm gāzēm molāro frakciju maisījumā izsaka šādi vienādojumi:
XN2 = NēN2 XO2 = NēO2
ΣNē ΣNē
XN2 = 0,8 mol XO2 = 0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
To varētu dot arī iepriekšminētie daļējie spiedieni:
XN2 = PN2 XO2 = PO2
PKOPĀ PKOPĀ
XN2 = 1,6 atm XO2 = 0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
Ņemiet vērā, ka, tā kā molārā frakcija ir sakarība starp daļējo vērtību un kopējo vērtību, visu maisījuma molāro frakciju summa vienmēr būs vienāda ar 1:
XN2 + Xo2 = 1
Svarīgs gāzu daļējā spiediena aspekts ir redzams mūsu ķermenī. Mūsu asinis pārnēsā skābekļa gāzi (O2) uz ķermeņa šūnām un audiem un noņem oglekļa dioksīdu (CO2), kas izdalās elpā. Šo apmaiņu veicina daļēja spiediena atšķirības starp šīm gāzēm asinīs un audos, un tas vienmēr notiek augstāka spiediena reģiona virzienā uz zemāku spiedienu daļējs.
Tomēr šo funkciju var apdraudēt alpīnisti un ūdenslīdēji, kuri sasniedz ļoti zemu vai ļoti lielu augstumu, kur mainās skābekļa elpošanas spiediens. Tādējādi ir svarīgi izmantot piemērotas iekārtas, piemēram, ar skābekli bagātinātus saspiesta gaisa balonus.
* Redakcijas kredīts: Sergejs Gorjačovs / Shutterstock.com
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Kas ir gāzes, kādas ir gāzu īpašības, molekulārie savienojumi, saspiežamība, fiksēts tilpums, kinētiskā enerģija vidējā, absolūtā gāzes temperatūra, ideālā gāze, reālās gāzes, nevainojamā gāze, gāzes stāvokļa mainīgie, gāzes tilpums, gadalaiki
