THE klapejronska enačba je matematični izraz, ki ga je predlagal francoski fizik-kemik in gradbeni inženir Benoit-Pierre-Émile Clapeyron, in je bil oblikovan za opis vedenja popoln plin. Upoštevajte naslednjo enačbo:
P.V = n. RT
P = tlak, ki ga ustvari plin na stenah posode;
V = prostornina plina, izražena v litrih ali kubičnih metrih;
n = število mol (količina snovi v plinu);
Opomba: Število molov je izraženo z razmerjem med maso plina (m) in njegovo maso molska masa (M):
n = m
M
R = splošna plinska konstanta, ki jo predlaga Clapeyron, in je odvisna od uporabljene tlačne enote (v atm je 0,082; v mmHg je 62,3; v KPa je 8,31);
T = temperatura, pri kateri deluje plin (vedno se uporablja v enoti Kelvin).
Opomba: Če želite določeno temperaturo spremeniti v stopinjah Celzija v Kelvin, samo dodajte njeno vrednost na 273.
Tako lahko z uporabo klapejronska enačba, lahko določimo več spremenljivk, ki se nanašajo na plin, kot lahko vidite v vsakem od spodnjih primerov:
1. primer: (Uefs-BA) 24,6-litrska posoda vsebuje 1,0 mol dušika pod pritiskom 1,5 atm. V teh pogojih je temperatura plina po Kelvinovi lestvici:
a) 30 b) 40 c) 45 d) 300 e) 450
T =?
n = 1 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K (ker je tlak v atm)
Prostornina = 24,6 L
P = 1,5 atm
Vnos podatkov iz klapejronska enačba, lahko določimo zahtevano temperaturo:
P.V = n. RT
1,5,24,6 = 1,0.082.T
36,9 = 0,082T
36,9 = T
0,082
T = 450 K
2. primer: (Unimep-SP) Pri 25 ° C in 1 atm raztopite 0,7 litra ogljikovega dioksida v enem litru destilirane vode. Ta količina CO2 pomeni:
(Podatki: R = 0,082 atm.l / mol.k; atomske mase: C = 12; 0 = 16).
a) 2,40 g
b) 14,64 g
c) 5,44 g
d) 0,126 g
e) 1,26 g
T = 25 ° C, kar je 273 rezultatom dodalo 298 K
m =?
R = 0,082 atm. L / mol. K (ker je tlak v atm)
Prostornina = 0,7 L
P = 1 atm
Vnos podatkov iz klapejronska enačba, lahko določimo zahtevano maso:
P.V = n. RT
1.0,7 = m .0,082.298
44
0,7 = m 24436
44
0,7,44 = m 24436
30,8 = m 24436
30,8 = m
24,436
m = 1,26 g (približno)
3. primer: (Fesp-PE) do 75 OC in 639 mmHg 1,065 g snovi zasede 623 ml v plinastem stanju. Molekulska masa snovi je enaka:
a) 58 b) 0,058 c) 12,5 d) 18,36 e) 0,0125
T = 75 ° C, kar je 273 rezultatom dodalo 348 K
m = 1,065 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (ker je tlak v mmHg)
Prostornina = 623 ml, kar je deljeno s 1000, da 0,623 L
P = 639 mmHg
M =?
Vnos podatkov iz klapejronska enačba, lahko določimo zahtevano molekulsko maso:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
639.0,623 = 1,065.62,3.348
M
398,097 = 23089,626
M
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
398,097 M = 23089,626
M = 23089,626
398,097
M = 58 u
4. primer: (UFRJ) Treba je shraniti določeno količino plinastega kisika (O2). Masa plina je 19,2 g pri temperaturi 277 OC in pri tlaku 1,50 atm. Edina posoda, ki jo lahko shrani, bo imela približno prostornino:
Podatki: O = 16, R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 4.50L b) 9.00L c) 18.0L d) 20.5L e) 36.0L
T = 277 ºC, kar je dodalo 273 rezultatom 550 K
m = 19,2 g
P = 1,5 atm
R = 0,082 atm. L / mol. K (ker je bil tlak doveden v atm)
Glasnost =?
Opomba: Sprva moramo izračunati molsko maso kisikovega plina, pomnožiti število atomov z maso elementa in nato dodati rezultate:
M = 2,16
M = 32 g / mol
Vnos podatkov iz Clapeyronova enačba, lahko določimo zahtevano prostornino:
P.V = n. RT
PV = m .R.T
M
1.5.V = 19,2.0,082.550
32
1.5.V = 865,92
32
1.5.V.32 = 865.92
48V = 865,92
V = 865,92
48
18,04 L (približno)
5. primer: (Unified-RJ) 5 mol idealnega plina pri temperaturi 27 ºC zavzame prostornino 16,4 litra. Tlak, ki ga izvaja ta količina plina, je:
Glede na to, da je R = 0,082 atm. L / mol. K
a) 0,675 atm b) 0,75 atm c) 6,75 atm d) 7,5 atm e) 75 atm
T = 27 ° C, kar je 273 rezultatom dodalo 300 K
n = 5 mol
R = 0,082 atm. L / mol. K
Prostornina = 16,4 L
P =?
Vnos podatkov iz klapejronska enačba, lahko določimo potrebni tlak:
P.V = n. RT
P.16,4 = 5,0 082 300
P.16.4 = 123
P = 123
16,4
P = 7,5 atm
6. primer: (Unirio-RJ) 29,0 g čiste in organske snovi v plinastem stanju zavzame prostornino 8,20 L pri temperaturi 127 ° C in tlaku 1520 mmHg. Molekulska formula verjetnega plina je: (R = 0,082. atm .L / mol K)
a) C2H6 b) C.3H8 c) C4H10 d) C.5H12 e) C8H14
T = 127 ° C, kar je 273 rezultatom dodalo 400 K
m = 29 g
R = 62,3 mmHg. L / mol. K (ker je tlak v mmHg)
Prostornina = 8,2 L
P = 1520 mmHg
M =?
Če želite določiti molekulsko formulo pri tej vaji, vnesite podatke iz klapejronska enačba za določitev molske mase:
P.V = n. RT
1520.8,2 = 29 .62,3.400
M
12464 = 722680
M
12464M = 722680
M = 722680
12464
M = 57,98 g / mol
Nato moramo določiti molekulsko maso vsake ponujene alternative (tako, da pomnožimo število atomov z maso elementa in nato seštevanjem rezultatov), da vidimo, kateri se ujema z najdeno maso prej:
a) M = 2,12 + 6,1
M = 24 + 6
M = 30 g / mol
b) M = 3,12 + 8,1
M = 36 + 8
M = 44 g / mol
c) M = 4,12 + 10
M = 48 + 10
M = 58 g / mol, to je molekulska formula spojine C4H10.
Jaz, Diogo Lopes Dias
