Absolut gasdensitet

Densitet är en kvantitet som kan beräknas utifrån förhållandet mellan kroppsmassa och volym. Detta gäller även för gaser:

d_gas = m_gas
V_gas

Enheten för gasdensitet är vanligtvis g/L.

Det är känt att i CNTP (Normal Conditions of Temperature and Pressure) upptar alltid 1 mol av vilken gas som helst en volym på 22,4 L. Således kan densiteten för gaser under dessa förhållanden beräknas från förhållandet mellan molmassan och denna volym i mol:

d_gas = ___M_____
22,4 L. mol^-1

Men denna formel kan bara användas om gasen finns i CNTP. Om vi ​​vill beräkna den absoluta densiteten för någon gas, kan vi använda en annan formel som vi hittar med hjälp av tillståndsekvationen för gaser:

pV = nRT

Eftersom n = m/M, ersätter vi "n" i gastillståndsekvationen:

pV = mRT
M
m = pM
V RT

Eftersom densitet är massa över volym, så har vi:

d = pM
RT

Den här ekvationen visar oss det en gass absoluta densitet beror på tryck och temperatur var gasen är; detta beror inte på massan, eftersom det inte beror på tryck och temperatur, men volymen gör det.

Lägg märke till att gasens densitet är omvänt proportionell mot dess temperatur. Detta är principen som förklarar hur ballongflygningen fungerar: luften i ballongen är den atmosfäriska luften som, när den värms upp, minskar i densitet och på så sätt stiger till himlen. Ju mer luften som finns i ballongen värms upp, desto lägre blir densiteten och desto högre kommer ballongen att stiga.

Här är ett exempel på hur man använder den här formeln för att hitta densiteten hos en gas:

Exempel: Vad är den absoluta densiteten för syrgas (O₂) vid 600 mmHg och 127 °C? (Atommassa: O = 16)

Upplösning:

Data:

Molär massa: O₂: 2. 16 = 32 g/mol;
p=600 mmHg;
R = 62,3 mmHg. L. mol^-1. K^-1
T = 127 °C → 127 + 273 = 400 K

d =  PM
RT
d =  _600. 32__
62,3. 400
d = 0,774 g/L

Eftersom trycket i CNTP är lika med 1 atm, temperaturen är 273 K och R är lika med 0,082 eller 22,4/273, har vi:

d =  PM

RT
d = ___1. M_____
(22,4/273). 273
d = ___M_____
22,4 L. mol^-1

Vi kommer tillbaka till formeln som nämns ovan för gaser i CNTP. Låt oss titta på ett exempel på hur man använder denna formel:

Exempel: Vad är molekylmassan för en gas vars absoluta densitet i CNTP är 1,96 g/L?

Upplösning:

d = ___M_____
22,4 L. mol^-1

M = 22,4. d
M = (22,4 L/mol). (1,96 g/L)
M = 43,90 g/mol

Av Jennifer Fogaça
Examen i kemi

Källa: Brasilien skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm