Ciśnienie parcjalne gazów

Ciśnienie cząstkowe, prawo ciśnień cząstkowych, lub Prawo Daltona został zaproponowany przez naukowca John Dalton, który przeprowadził szereg badań meteorologicznych i związanych ze składem powietrza atmosferycznego. Według niego,

“Ciśnienie cząstkowe jest siłą, jaką cząsteczki gazu wywierają na ścianki pojemnika, która jest dokładnie taka sama, jaką wywierałyby, gdyby znajdowała się w mieszanka gazowa.”

Na podstawie tego wniosku Dalton stwierdził, że ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów (Całkowite ciśnienie, Pt) w in ścianki pojemnika jest równa sumie poszczególnych ciśnień cząstkowych każdego z gazów, które je tworzą Mieszać.

P_t =P_TEN + P_b + P_DO

W którym,

P_TEN = ciśnienie cząstkowe gazu A
P_b = ciśnienie cząstkowe gazu B
P_DO = ciśnienie cząstkowe gazu C

Na przykład, jeśli mamy mieszaninę utworzoną przez gazy wodorowe (H₂), tlen (O₂) i dwutlenek węgla (CO₂) wewnątrz pojemnika, ciśnienie tej mieszaniny jest wynikiem sumy ciśnień każdego z tych gazów, a więc:

P_t =P_H2 + P_O2 + P_CO2

1- Stosunek ciśnienia cząstkowego do ciśnienia całkowitego

Według Johna Daltona związek między Ciśnienie cząstkowe pewnego gazu (P_TEN) przy całkowitym ciśnieniu mieszaniny gazów jest zawsze równy ułamek molowy (X_TEN) gazu, co daje następujący wzór:

P_TEN = X_TEN
P_t

Warto zauważyć, że ułamek molowy gazu wynika ze stosunku liczby moli (nA) tego gazu do liczba moli (nt) mieszaniny gazowej (wynikającej z sumy liczby molowej wszystkich gazów wchodzących w skład mieszaniny).

X_TEN = Nie_TEN
Nie_t

Zatem jeśli podstawimy wzór na ułamek molowy gazu w wyrażeniu relacji między ciśnieniami cząstkowymi, otrzymamy:

P_TEN = Nie_TEN
P_t Nie_t

2- Całkowite ciśnienie mieszaniny gazów

Całkowite ciśnienie mieszaniny gazów można znaleźć nie tylko przez dodanie ciśnień cząstkowych gazów, które ją tworzą. Można to obliczyć za pomocą równanie Clapeyrona:

P_t.V_t = n_t.R.T

Ten wzór może być użyty do obliczenia całkowitego ciśnienia, o ile stosuje się objętość pojemnika (lub całkowitą objętość gazów) i całkowitą liczbę molową (n)._t), będąc:

R = ogólna stała gazowa
T = temperatura mieszaniny w kelwinach

Uwaga: jeśli temperatura jest w stopniach Celsjusza, zmień ją na Kelvin; aby to zrobić, po prostu dodaj wartość podaną w 273.

3- Przykład zastosowania ciśnienia parcjalnego gazu

Przykład: (FEI SP) W pojemniku o pojemności 44,8 l, utrzymywanym w temperaturze 273 K, zmieszano 4 mole gazowego wodoru i 6 moli gazowego tlenu w CNTP. Ciśnienia cząstkowe H₂ to jest₂, w atmosferach, to odpowiednio:

a) 1,0 i 2,0

b) 3,0 i 4,5

c) 0,8 i 1,2

d) 1,0 i 1,5

e) 2,0 i 3,0

Dane dostarczone przez ćwiczenie:

Temperatura = 273 K
Objętość systemu = 44,8 l
Liczba moli gazowego wodoru = 4 mole
Liczba moli gazowego tlenu = 6 moli

P_H2= ?

P_O2= ?

1^O Krok: Oblicz całkowitą liczbę moli

Nie_t = n_H2 + n_O2

Nie_t = 4 + 6

Nie_t = 10 mol

2^O Krok: Oblicz całkowite ciśnienie (Pt) układu za pomocą równania Clapeyrona

P_t.V_t = n_t.R.T

P_t.44,8 = 10.0,082.273

P_t.44,8 = 223,86

P_t = 223,86
44,8

P_t = 4,996875 atm, następnie P_t to około 5 atm

3^O Krok: Oblicz ciśnienie cząstkowe wodoru gazowego

P_H2 = Nie_H2
P_t Nie_t

P_H2 =  4
 5 10

P_H2.10 = 4.5

P_H2.10 = 20

P_H2 = 20
10

P_H2 = 2 atm

4^O Krok: oblicz ciśnienie cząstkowe gazu tlenowego

Ponieważ w mieszaninie mamy tylko dwa gazy i znamy ciśnienie jednego z nich oraz ciśnienie całkowite, aby obliczyć ciśnienie cząstkowe tlenu, wystarczy użyć wyrażenia na ciśnienie całkowite mieszaniny:

P_t =P_H2 + P_O2

5 = 2 + P_O2

P_O2 = 5 – 2

P_O2 = 3 atm

Przeze mnie Diogo Lopes Dias

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pressao-parcial-dos-gases.htm