TEN równanie Clapeyrona jest wyrażeniem matematycznym zaproponowanym przez francuskiego fizyka-chemika i inżyniera budownictwa Benoita-Pierre-Émile'a Clapeyrona, które zostało sformułowane w celu opisania zachowania doskonały gaz. Zwróć uwagę na następujące równanie:
P.V = n. RT
P = ciśnienie generowane przez gaz na ścianach pojemnika;
V = objętość zajmowana przez gaz i może być wyrażona w litrach lub metrach sześciennych;
n = liczba molo (ilość materii w gazie);
Uwaga: Liczba moli wyraża się stosunkiem masy gazu (m) do jego masa cząsteczkowa (M):
n = mi
M
R = ogólna stała gazowa zaproponowana przez Clapeyrona i zależy od zastosowanej jednostki ciśnienia (w atm wynosi 0,082; w mmHg to 62,3; w KPa jest to 8,31);
T = temperatura, w której poddawany jest gaz (zawsze stosowana w jednostce Kelvina).
Uwaga: Aby przekształcić daną temperaturę w stopniach Celsjusza na Kelwiny, wystarczy dodać jej wartość do 273.
Tak więc, poprzez użycie równanie Clapeyrona, możemy określić kilka zmiennych odnoszących się do gazu, jak widać w każdym z poniższych przykładów:
Pierwszy przykład: (Uefs-BA) Pojemnik 24,6 l zawiera 1,0 mol azotu pod ciśnieniem 1,5 atm. W tych warunkach temperatura gazu w skali Kelvina wynosi:
a) 30 b) 40 c) 45 d) 300 e) 450
T = ?
n = 1 mol
R = 0,082 atm. l/mol. K (ponieważ ciśnienie jest w atm)
Objętość = 24,6 l
P = 1,5 atm
Wprowadzanie danych podanych w równanie Clapeyrona, możemy określić wymaganą temperaturę:
P.V = n. RT
1,5 24,6 = 1,0,082.T
36,9 = 0,082T
36,9 = T
0,082
T = 450 K
Drugi przykład: (Unimep-SP) W temperaturze 25 ºC i 1 atm rozpuścić 0,7 litra dwutlenku węgla w jednym litrze wody destylowanej. Ta ilość CO2 oznacza:
(Dane: R = 0,082 atm.l/mol.k; Masy atomowe: C = 12; 0 = 16).
a) 2,40 g
b) 14,64 g
c) 5,44 g
d) 0,126 g
e) 1,26 g
T = 25 ° C, które dodane do 273 daje 298 K
m = ?
R = 0,082 atm. l/mol. K (ponieważ ciśnienie jest w atm)
Objętość = 0,7 l
P = 1 atm
Wprowadzanie danych podanych w równanie Clapeyrona, możemy określić wymaganą masę:
P.V = n. RT
1.0,7 = mi .0,082.298
44
0,7 = m.24,436
44
0,7,44 = m.24,436
30,8 = m.24,436
30,8 = m
24,436
m = 1,26 g (w przybliżeniu)
Trzeci przykład: (Fesp-PE) Do 75 OC i 639 mmHg, 1,065 g substancji zajmuje 623 ml w stanie gazowym. Masa cząsteczkowa substancji jest równa:
a) 58 b) 0,058 c) 12,5 d) 18,36 e) 0,0125
T = 75 ° C, które dodane do 273 daje 348 K
m = 1,065 g
R = 62,3 mmHg. l/mol. K (ponieważ ciśnienie jest w mmHg)
Objętość = 623 ml, co po podzieleniu przez 1000 daje 0,623 l
P = 639 mmHg
M = ?
Wprowadzanie danych podanych w równanie Clapeyrona, możemy określić wymaganą masę cząsteczkową:
P.V = n. RT
PV = mi .R.T
M
639.0,623 = 1,065.62,3.348
M
398,097 = 23089,626
M
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
398,097M = 23089,626
M = 23089,626
398,097
M = 58 u
4-ty przykład: (UFRJ) Konieczne jest przechowywanie pewnej ilości gazowego tlenu (O2). Masa gazu wynosi 19,2 g w temperaturze 277 OC i pod ciśnieniem 1,50 atm. Jedyny pojemnik, który może go przechowywać, będzie miał w przybliżeniu objętość:
Dane: O = 16, R = 0,082 atm. l/mol. K
a) 4,50 l b) 9,00 l c) 18,0 l d) 20,5 l e) 36,0 l
T = 277 ºC, co dodane do 273 daje 550 K
m = 19,2 g
P = 1,5 atm
R = 0,082 atm. l/mol. K (od momentu podania ciśnienia w atm)
Objętość = ?
Uwaga: Najpierw musimy obliczyć masę molową gazu tlenowego, mnożąc liczbę atomów przez masę pierwiastka, a następnie dodając wyniki:
M = 2,16
M = 32 g/mol
Wprowadzanie danych podanych w równanie Clapeyrona, możemy określić wymaganą objętość:
P.V = n. RT
PV = mi .R.T
M
1.5.V = 19,2.0,082.550
32
1.5.V = 865,92
32
1.5.V.32 = 865,92
48V = 865,92
V = 865,92
48
18,04 l (w przybliżeniu)
Piąty przykład: (Unified-RJ) 5 moli gazu doskonałego w temperaturze 27 ºC zajmuje objętość 16,4 litra. Ciśnienie wywierane przez tę ilość gazu wynosi:
Biorąc pod uwagę: R = 0,082 atm. l/mol. K
a) 0,675 atm b) 0,75 atm c) 6,75 atm d) 7,5 atm e) 75 atm
T = 27 ° C, które dodane do 273 daje 300 K
n = 5 mol
R = 0,082 atm. l/mol. K
Objętość = 16,4 l
P = ?
Wprowadzanie danych podanych w równanie Clapeyrona, możemy określić wymagane ciśnienie:
P.V = n. RT
P.16,4 = 5,0082,300
P.16,4 = 123
P = 123
16,4
P = 7,5 atm
Szósty przykład: (Unirio-RJ) 29,0 g czystej i organicznej substancji w stanie gazowym zajmuje objętość 8,20 l, w temperaturze 127 °C i ciśnieniu 1520 mmHg. Wzór cząsteczkowy prawdopodobnego gazu to: (R = 0,082. atm.L/mol K)
a) C2H6 pne3H8 c) C4H10 d) C5H12 e) C8H14
T = 127 ° C, które dodane do 273 daje 400 K
m = 29 g
R = 62,3 mmHg. l/mol. K (ponieważ ciśnienie jest w mmHg)
Objętość = 8,2 l
P = 1520 mmHg
M = ?
Aby określić wzór cząsteczkowy w tym ćwiczeniu, wprowadź dane podane w równanie Clapeyrona aby określić masę molową:
P.V = n. RT
1520.8,2 = 29 .62,3.400
M
12464 = 722680
M
12464M = 722680
M = 722680
12464
M = 57,98 g/mol
Następnie musimy określić masę cząsteczkową każdej podanej alternatywy (poprzez pomnożenie liczby atomów przez masę elementu, a następnie dodanie wyników), aby zobaczyć, który z nich pasuje do znalezionej masy mass poprzednio:
a) M = 2,12 + 6,1
M = 24 + 6
M = 30 g/mol
b) M = 3,12 + 8,1
M = 36 + 8
M = 44 g/mol
c) M = 4,12 + 10
M = 48 + 10
M = 58 g/mol, czyli wzór cząsteczkowy związku to C4H10.
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
