Закон Дальтона. Закон Дальтона о парциальных давлениях газов

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:

п_ОБЩЕЕ = P₁ + P₂ + P₃ + ... или же п_ОБЩЕЕ = 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:

п_ОБЩЕЕ = P_он + P_О2

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:

п_он = п_онRT
V
п_O2 = п_O2RT
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):

п_ОБЩЕЕ = 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:

_П_он. V  = нет_он RT
п_ОБЩЕЕ. VΣn RT
п_он = нет_он= X_он
п_ОБЩЕЕ 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:

Икс_N2 = нет_N2 Икс_O2 = нет_O2
Σ_нет Σ_нет
Икс_N2 =  0,8 моль Икс_O2 =  0,2 моль
1,0 моль 1,0 моль
Икс_N2 = 0,8Икс_O2 = 0,2

Это также может быть дано указанными выше парциальными давлениями:

Икс_N2 = п_N2 Икс_O2 = п_O2
п_ОБЩЕЕ п_ОБЩЕЕ
Икс_N2 =  1,6 атм Икс_O2 =  0,4 атм
2,0 атм 2,0 атм
Икс_N2 = 0,8Икс_O2 = 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:

Икс_N2 + X_o2 = 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

Газы

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