Джон Далтон (1766-1844) был великим исследователем строения материи, наиболее известным своей атомной теорией. Однако он также внес много других вкладов в науку. Среди них - вклад в химию и физику, касающийся ее Закон, принятый в 1801 году, который связывает парциальные давления газов в газовых смесях.
Джон Далтон (1766-1844)
Что Закон Дальтона говорит следующее:
Как правило, у нас есть:
пОБЩЕЕ = P1 + P2 + P3 + ... или же пОБЩЕЕ = ΣP
Например, представим себе образование газовой смеси газообразного гелия и газообразного кислорода. Первоначально эти два газа находятся в отдельных контейнерах, каждый газ имеет свой объем, свое давление и свою температуру. Затем равные объемы этих газов смешиваются в одном контейнере и выдерживаются при одинаковой температуре.
Считая эти газы идеальными, они не будут вступать в реакцию друг с другом, и смесь будет будет вести себя так, как если бы это был отдельный газ, и давление каждого компонента не будет зависеть от давления. других. Следовательно, давление этой смеси будет равно сумме давлений, оказываемых каждым из ее компонентов в смеси, то есть:
пОБЩЕЕ = Pон + PО2
Важно подчеркнуть, что парциальное давление каждого газа - это не давление, которое он оказал перед входом в смесь, когда он был изолирован, а соответствует давлению. что он действовал бы, если бы он был один, занимая весь объем смеси и при той же температуре, при которой находится смесь, то есть ее давление в пределах Смешивание.
Вот пример: воздух - это газовая смесь, состоящая в основном из 80% газообразного азота и 20% газообразного кислорода. Представьте, что шина откалибрована воздушным компрессором на давление 2,0 атм. Общее давление смеси внутри шины 2,0 атм. Поскольку закон Дальтона гласит, что полное давление - это сумма парциальных давлений каждого газа в смеси, мы можем заключить, что Парциальное давление газообразного азота в этой смеси составляет 1,6 атм (80% от 2,0 атм), а парциальное давление газообразного кислорода составляет 0,4 атм (20% от 2,0 атм).
Если мы воспользуемся уравнением состояния идеального газа, то получим, что парциальное давление каждого из этих газов равно:
пон = понRT
V
пO2 = пO2RT
V
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
Обратите внимание, что парциальные давления прямо пропорциональны количеству молей (n). Таким образом, полное давление также прямо пропорционально сумме общего числа молей (Σn):
пОБЩЕЕ = Σнет RT
V
Посредством этих соотношений мы можем определить еще одну важную химическую величину: мольная доля (X). Это не что иное, как соотношение между количеством молей одного из газов в смеси и суммой количества молей смеси. Эта доля также соответствует соотношению между парциальным давлением газа и общим давлением смеси.
Мы получаем молярную долю, разделив уравнение парциального давления одного из газов на полное давление. Возьмем для примера газообразный гелий:
_Пон. V = нетон RT
пОБЩЕЕ. VΣn RT
пон = нетон= Xон
пОБЩЕЕ п
См. Пример. Возвращаясь к смеси азота и кислорода, присутствующей в воздухе, с помощью которого шина была откалибрована, предположим, что на каждый 1 моль воздуха приходится 0,8 моля азота. Таким образом, мольная доля каждого из этих газов в смеси определяется следующими уравнениями:
ИксN2 = нетN2 ИксO2 = нетO2
Σнет Σнет
ИксN2 = 0,8 моль ИксO2 = 0,2 моль
1,0 моль 1,0 моль
ИксN2 = 0,8ИксO2 = 0,2
Это также может быть дано указанными выше парциальными давлениями:
ИксN2 = пN2 ИксO2 = пO2
пОБЩЕЕ пОБЩЕЕ
ИксN2 = 1,6 атм ИксO2 = 0,4 атм
2,0 атм 2,0 атм
ИксN2 = 0,8ИксO2 = 0,2
Обратите внимание, что поскольку молярная доля - это отношение между частичным значением и общим значением, сумма всех мольных долей в смеси всегда будет равна 1:
ИксN2 + Xo2 = 1
Важный аспект парциального давления газов наблюдается в наших телах. Наша кровь несет кислородный газ (O2) к клеткам и тканям организма и удаляет углекислый газ (CO2), который высвобождается при дыхании. Этому обмену способствует разница в парциальных давлениях между этими газами в крови и в крови. тканей, и это всегда происходит в направлении от области более высокого давления к более низкому давлению. частичный.
Однако эта функция может быть нарушена в случае альпинистов и дайверов, которые достигают очень низких или очень больших высот, где изменяется давление вдыхаемого кислорода. Отсюда важность использования подходящего оборудования, такого как баллоны со сжатым воздухом, обогащенным кислородом.
* Авторские права редакции: Сергей Горячев / Shutterstock.com
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
Что такое газы, каковы свойства газов, молекулярные соединения, сжимаемость, фиксированный объем, кинетическая энергия средняя, абсолютная температура газа, идеальный газ, реальные газы, идеальный газ, переменные состояния газа, объем газа, времена года
