Legea lui Dalton. Legea lui Dalton asupra presiunilor parțiale ale gazelor

John Dalton (1766-1844) a fost un mare cărturar al constituției materiei, fiind cel mai bine cunoscut pentru teoria sa atomică. Cu toate acestea, a adus și multe alte contribuții la Știință. Printre acestea se numără contribuția la chimie și fizică în ceea ce privește lege înființată în 1801 care raportează presiunile parțiale ale gazelor din amestecurile de gaze.

John Dalton (1766-1844)

Acea Legea lui Dalton spune următoarele:

În mod generic, avem:

P_TOTAL = P₁ + P₂ + P₃ + ... sau P_TOTAL = ΣP

De exemplu, să ne imaginăm formarea unui amestec gazos de heliu gazos și oxigen gazos. Inițial aceste două gaze se află în recipiente separate, fiecare gaz având propriul său volum, propria presiune și propria temperatură. Apoi, volume egale din aceste gaze sunt amestecate într-un singur recipient și păstrate la aceeași temperatură.

Considerând aceste gaze ca fiind ideale, ele nu vor reacționa între ele, iar amestecul va reacționa se va comporta ca și când ar fi un singur gaz și presiunea fiecărei componente va fi independentă de presiune. al altora. Prin urmare, presiunea acestui amestec va fi egală cu suma presiunilor exercitate de fiecare dintre componentele sale în amestec, adică:

P_TOTAL = P_el + P_O2

Este important să subliniem că presiunea parțială a fiecărui gaz nu este presiunea pe care a exercitat-o ​​înainte de a intra în amestec, când a fost izolată, ci corespunde presiunii că ar exercita dacă ar fi singur, ocupând volumul total al amestecului și la aceeași temperatură la care este amestecul, adică presiunea sa în Amesteca.

Iată un exemplu: Aerul este un amestec de gaze care constă în principal din 80% azot gazos și 20% oxigen gazos. Imaginați-vă că o anvelopă este calibrată cu o presiune de 2,0 atm de un compresor de aer. Presiunea totală a amestecului în interiorul anvelopei este de 2,0 atm. Deoarece legea lui Dalton spune că presiunea totală este suma presiunilor parțiale ale fiecărui gaz din amestec, putem concluziona că Presiunea parțială a azotului gazos din acest amestec este de 1,6 atm (80% de 2,0 atm), iar cea a oxigenului gazos este de 0,4 atm (20% de 2,0 atm).

Dacă folosim ecuația ideală a stării gazului, avem că presiunea parțială a fiecăruia dintre aceste gaze este egală cu:

P_el = n_elRT
V
P_O2 = n_O2RT
V

Rețineți că presiunile parțiale sunt direct proporționale cu numărul de moli (n). Astfel, presiunea totală este, de asemenea, direct proporțională cu suma numărului total de moli (Σn):

P_TOTAL = ΣNu RT
V

Prin aceste relații, putem determina o altă cantitate chimică importantă: a fracția molară (X). Nu este altceva decât relația dintre numărul de moli ai unuia dintre gazele din amestec și suma numărului de moli ai amestecului. Această fracțiune corespunde, de asemenea, relației dintre presiunea parțială a gazului și presiunea totală a amestecului.

Ajungem la fracția molară împărțind ecuația presiunii parțiale a unuia dintre gaze la presiunea totală. Să luăm ca exemplu heliul gazos:

_P_el. V  = Nu_el RT
P_TOTAL. VΣn RT
P_el = Nu_el= X_el
P_TOTAL n

Vezi un exemplu: Revenind la amestecul de azot și oxigen prezent în aerul cu care a fost calibrată anvelopa, să spunem că, pentru fiecare 1 mol de aer, avem 0,8 mol de azot. Astfel, fracția molară a fiecăruia dintre aceste gaze din amestec este dată de ecuațiile de mai jos:

X_N2 = Nu_N2 X_O2 = Nu_O2
Σ_Nu Σ_Nu
X_N2 =  0,8 mol X_O2 =  0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Acest lucru ar putea fi dat și de presiunile parțiale menționate mai sus:

X_N2 = P_N2 X_O2 = P_O2
P_TOTAL P_TOTAL
X_N2 =  1,6 atm X_O2 =  0,4 atm
2,0 atm 2,0 atm
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

Rețineți că, deoarece fracția molară este relația dintre o valoare parțială și o valoare totală, suma tuturor fracțiilor molare din amestec va fi întotdeauna egală cu 1:

X_N2 + X_o2 = 1

Un aspect important al presiunilor parțiale ale gazelor este văzut în corpul nostru. Sângele nostru transportă oxigen gazos (O₂) către celule și țesuturi ale corpului și îndepărtează dioxidul de carbon (CO₂) care se eliberează în respirație. Acest schimb este facilitat de diferențele de presiune parțială dintre aceste gaze din sânge și din țesuturilor și apare întotdeauna în direcția regiunii de presiune mai mare la cea mai mică parțial.

Cu toate acestea, această funcție poate fi compromisă în cazul alpiniștilor și scafandrilor care ating altitudini foarte mici sau foarte mari, unde presiunea respirației oxigenului se schimbă. Prin urmare, importanța utilizării echipamentelor adecvate, cum ar fi buteliile de aer comprimat îmbogățite cu oxigen.

* Credit editorial: Serghei Goryachev / Shutterstock.com

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie