Gęstość to wielkość, którą można obliczyć na podstawie relacji między masą ciała a objętością. Dotyczy to również gazów:
Dgaz = mgaz
Vgaz
Jednostką gęstości gazu jest zwykle g/l.
Wiadomo, że w CNTP (Normalne Warunki Temperatury i Ciśnienia) 1 mol dowolnego gazu zawsze zajmuje objętość 22,4 l. Zatem gęstość gazów w tych warunkach można obliczyć z zależności między masą molową a tą objętością w molach:
Dgaz = ___m_____
22,4 litra. molo-1
Ale ten wzór może być użyty tylko wtedy, gdy gaz znajduje się w CNTP. Jeśli chcemy obliczyć gęstość bezwzględną dla dowolnego gazu, możemy użyć innego wzoru, który znajdujemy za pomocą równania stanu dla gazów:
pV = nRT
Ponieważ n = m/M podstawiamy „n” w równaniu stanu gazu:
pV = mRT
m
m = po południu
V RT
Ponieważ gęstość to masa w stosunku do objętości, to mamy:
d = po południu
RT
To równanie pokazuje nam, że gęstość bezwzględna gazu zależy od ciśnienia i temperatury gdzie jest gaz; nie jest to spowodowane masą, ponieważ nie zależy od ciśnienia i temperatury, ale od objętości.
Zauważ, że gęstość gazu jest odwrotnie proporcjonalna do jego temperatury. To jest zasada, która wyjaśnia, jak działa praktyka balonowania: powietrze w balonie to powietrze atmosferyczne, które po podgrzaniu zmniejsza swoją gęstość i w ten sposób unosi się do nieba. Im bardziej powietrze zawarte w balonie zostanie ogrzane, tym mniejsza będzie jego gęstość i tym wyżej balon się uniesie.
Oto przykład, jak użyć tego wzoru do obliczenia gęstości gazu:
Przykład: Jaka jest bezwzględna gęstość gazowego tlenu (O2) przy 600 mmHg i 127 °C? (Masa atomowa: O = 16)
Rezolucja:
Dane:
Masa molowa: O2: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 mmHg;
R = 62,3 mmHg. L. molo-1. K-1
T = 127 °C → 127 + 273 = 400 K
d = PO POŁUDNIU
RT
d = _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/l
Ponieważ w CNTP ciśnienie wynosi 1 atm, temperatura wynosi 273 K, a R jest równe 0,082 lub 22,4/273, mamy:
d = PO POŁUDNIU
RT
d = ___1. m_____
(22,4/273). 273
d = ___m_____
22,4 litra. molo-1
Wracamy do powyższego wzoru dla gazów w CNTP. Spójrzmy na przykład wykorzystania tej formuły:
Przykład: Jaka jest masa cząsteczkowa gazu, którego gęstość bezwzględna w CNTP wynosi 1,96 g/l?
Rezolucja:
d = ___m_____
22,4 litra. molo-1
M = 22,4. D
M = (22,4 l/mol). (1,96 g/l)
M = 43,90 g/mol
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm
