Daltonov zakon. Daltonov zakon parcialnih tlakov plina

John Dalton (1766-1844) je bil velik poznavalec konstitucije snovi, najbolj znan po svoji atomski teoriji. Vendar je prinesel tudi številne druge prispevke k znanosti. Med njimi je tudi prispevek k kemiji in fiziki zakon, vzpostavljen leta 1801, ki se nanaša na delne tlake plinov v plinastih zmeseh.

John Dalton (1766-1844)

To Daltonov zakon pravi naslednje:

Na splošno imamo:

P_SKUPAJ = P₁ + P₂ + P₃ + ... ali P_SKUPAJ = ΣP

Na primer, predstavljajmo si tvorbo plinske mešanice plina helija in kisika. Sprva sta ta dva plina v ločenih posodah, vsak plin ima svojo prostornino, svoj tlak in svojo temperaturo. Nato enake količine teh plinov zmešamo v eni posodi in ohranjamo pri enaki temperaturi.

Če te pline štejemo za idealne, ne bodo reagirali med seboj in mešanica bo se bo obnašal, kot da gre za en plin, tlak posamezne komponente pa je neodvisen od tlaka. drugih. Zato bo tlak te zmesi enak vsoti tlakov, ki jih izvaja vsaka njena komponenta v zmesi, to je:

P_SKUPAJ = P_on + P_O2

Pomembno je poudariti, da parcialni tlak vsakega plina ni tlak, ki ga je imel pred vstopom v mešanico, ko je bil izoliran, ampak ustreza tlaku da bi se obremenjeval, če bi bil sam, zaseda celoten volumen zmesi in pri isti temperaturi, pri kateri je zmes, to je njen tlak v Zmešajte.

Tu je primer: Zrak je mešanica plinov, ki je v osnovi sestavljena iz 80% dušika in 20% kisika. Predstavljajte si, da je pnevmatika s tlakom 2,0 atm umerjena z zračnim kompresorjem. Skupni tlak mešanice v pnevmatiki je 2,0 atm. Ker Daltonov zakon pravi, da je skupni tlak vsota parcialnih tlakov vsakega plina v mešanici, lahko sklepamo, da Parcialni tlak dušikovega plina v tej mešanici je 1,6 atm (80% 2,0 atm) in tlak kisika v plinu 0,4 atm (20% 2,0 atm).

Če uporabimo enačbo stanja idealnega plina, imamo parcialni tlak vsakega od teh plinov enak:

P_on = n_onRT
V
P_O2 = n_O2RT
V

Upoštevajte, da so delni tlaki neposredno sorazmerni s številom molov (n). Tako je tudi skupni tlak neposredno sorazmeren vsoti skupnega števila molov (Σn):

P_SKUPAJ = Σšt RT
V

S pomočjo teh razmerij lahko določimo še eno pomembno kemijsko količino: a molska frakcija (X). To ni nič drugega kot razmerje med številom molov enega od plinov v zmesi in vsoto števila molov zmesi. Ta delež ustreza tudi razmerju med parcialnim tlakom plina in skupnim tlakom mešanice.

Do molske frakcije pridemo tako, da enačbo parcialnega tlaka enega od plinov delimo s celotnim tlakom. Za primer vzemimo plin helij:

_P_on. V  = št_on RT
P_SKUPAJ. VΣn RT
P_on = št_on= X_on
P_SKUPAJ n

Glej primer: Če se vrnemo k zmesi dušika in kisika v zraku, s katero je bila pnevmatika umerjena, recimo, da imamo na 1 mol zraka 0,8 mol dušika. Tako molski delež vsakega od teh plinov v zmesi dobimo s spodnjimi enačbami:

X_N2 = št_N2 X_O2 = št_O2
Σ_št Σ_št
X_N2 =  0,8 mol X_O2 =  0,2 mol
1,0 mol 1,0 mol
X_N2 = 0,8X_O2 = 0,2

To lahko podajo tudi zgoraj omenjeni delni pritiski:

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

Ker je molski delež razmerje med delno in skupno vrednostjo, bo vsota vseh molskih frakcij v zmesi vedno enaka 1:

X_N2 + X_o2 = 1

Pomemben vidik delnih tlakov plinov je viden v naših telesih. Naša kri prenaša plin kisika (O₂) v celice in tkiva telesa ter odstrani ogljikov dioksid (CO₂), ki se sprosti v sapi. To izmenjavo olajšajo razlike v delnih tlakih med temi plini v krvi in ​​v krvi tkiva in se vedno pojavlja v smeri območja višjega do nižjega tlaka delno.

Vendar pa je ta funkcija lahko ogrožena v primeru plezalcev in potapljačev, ki dosežejo zelo nizke ali zelo visoke nadmorske višine, kjer se pritisk dihalnega kisika spremeni. Zato je pomembnost uporabe primerne opreme, kot so jeklenke, obogatene s kisikom.

* Uredniški prispevek: Sergej Gorjačov / Shutterstock.com

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije