จอห์น ดาลตัน (ค.ศ. 1766-1844) เป็นนักปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่เกี่ยวกับรัฐธรรมนูญของสสาร โดยเป็นที่รู้จักเป็นอย่างดีจากทฤษฎีอะตอมของเขา อย่างไรก็ตาม เขายังได้นำผลงานอื่นๆ มากมายมาสู่ Science ในหมู่พวกเขาคือการมีส่วนร่วมในวิชาเคมีและฟิสิกส์เกี่ยวกับ กฎหมายที่จัดตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 1801 ซึ่งเกี่ยวข้องกับความดันบางส่วนของก๊าซในส่วนผสมของก๊าซ
จอห์น ดาลตัน (1766-1844)
ที่ กฎของดาลตัน พูดว่าต่อไปนี้:
โดยทั่วไป เรามี:
พีรวม =ป1 + พี่2 + พี่3 + ... หรือ พีรวม = ΣP
ตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการถึงการก่อตัวของก๊าซที่ผสมระหว่างก๊าซฮีเลียมและก๊าซออกซิเจน ในขั้นต้น ก๊าซทั้งสองนี้อยู่ในภาชนะที่แยกจากกัน ก๊าซแต่ละชนิดมีปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิของตัวเอง จากนั้น ผสมก๊าซเหล่านี้ในปริมาณที่เท่ากันในภาชนะเดียวและเก็บไว้ที่อุณหภูมิเดียวกัน
เมื่อพิจารณาว่าก๊าซเหล่านี้เป็นอุดมคติ พวกมันจะไม่ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน และของผสมจะ จะทำตัวเหมือนเป็นก๊าซเดี่ยวและความดันของแต่ละองค์ประกอบจะไม่ขึ้นกับความดัน ของผู้อื่น ดังนั้น ความดันของของผสมนี้จะเท่ากับผลรวมของแรงดันที่กระทำโดยส่วนประกอบแต่ละส่วนในส่วนผสม นั่นคือ:
พีรวม =ปเขา + พี่โอ2
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าความดันบางส่วนของก๊าซแต่ละชนิดไม่ใช่ความดันที่กระทำก่อนเข้าสู่ส่วนผสม เมื่อแยกออกมาแล้ว แต่จะสอดคล้องกับความดัน ว่ามันจะออกแรงถ้ามันอยู่คนเดียวครอบครองปริมาตรรวมของส่วนผสมและที่อุณหภูมิเดียวกันกับที่ของผสมนั่นคือแรงดันภายใน ผสม.
นี่คือตัวอย่าง: อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจน 80% และก๊าซออกซิเจน 20% ลองนึกภาพว่ายางถูกปรับเทียบด้วยแรงดัน 2.0 atm โดยเครื่องอัดอากาศ แรงดันรวมของส่วนผสมภายในยางคือ 2.0 atm เนื่องจากกฎของดาลตันกล่าวว่าแรงดันรวมเป็นผลรวมของแรงดันบางส่วนของก๊าซแต่ละชนิดในส่วนผสม เราสามารถสรุปได้ว่า ความดันบางส่วนของก๊าซไนโตรเจนในส่วนผสมนี้คือ 1.6 atm (80% ของ 2.0 atm) และของแก๊สออกซิเจนคือ 0.4 atm (20% ของ 2.0 atm)
หากเราใช้สมการสถานะก๊าซในอุดมคติ เราจะมีความดันบางส่วนของก๊าซเหล่านี้เท่ากับ:
พีเขา = นเขาRT
วี
พีO2 = นO2RT
วี
โปรดทราบว่าแรงกดดันบางส่วนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนโมล (n) ดังนั้น ความดันทั้งหมดจึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลรวมของจำนวนโมลทั้งหมด (Σn):
พีรวม = Σไม่ RT
วี
ด้วยความสัมพันธ์เหล่านี้ เราสามารถกำหนดปริมาณสารเคมีที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งได้: a เศษส่วนกราม (X) ไม่มีอะไรมากไปกว่าความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมลของก๊าซหนึ่งในส่วนผสมกับผลรวมของจำนวนโมลของส่วนผสม เศษส่วนนี้ยังสอดคล้องกับความสัมพันธ์ระหว่างความดันบางส่วนของก๊าซกับความดันรวมของส่วนผสม
เรามาถึงเศษส่วนโมลาร์โดยการหารสมการความดันบางส่วนของก๊าซตัวใดตัวหนึ่งด้วยความดันทั้งหมด ลองใช้ก๊าซฮีเลียมเป็นตัวอย่าง:
_Pเขา. วี = ไม่เขา RT
พีรวม. วาน RT
พีเขา = ไม่เขา= Xเขา
พีรวม น
ดูตัวอย่าง: กลับไปที่ส่วนผสมของไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศที่มีการปรับเทียบยาง สมมติว่าสำหรับอากาศทุกๆ 1 โมล เรามีไนโตรเจน 0.8 โมล ดังนั้น เศษส่วนโมลาร์ของก๊าซแต่ละชนิดในส่วนผสมจึงถูกกำหนดโดยสมการด้านล่าง:
XN2 = ไม่N2 XO2 = ไม่O2
Σไม่ Σไม่
XN2 = 0.8 โมล XO2 = 0.2 โมล
1.0 โมล 1.0 โมล
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
นอกจากนี้ยังสามารถได้รับจากแรงกดดันบางส่วนที่กล่าวถึงข้างต้น:
XN2 = พีN2 XO2 = พีO2
พีรวม พีรวม
XN2 = 1.6 atm XO2 = 0.4 ตู้เอทีเอ็ม
2.0 atm 2.0 atm
XN2 = 0,8XO2 = 0,2
โปรดทราบว่าเนื่องจากเศษส่วนโมลาร์เป็นความสัมพันธ์ระหว่างค่าบางส่วนและมูลค่ารวม ผลรวมของเศษส่วนโมลาร์ทั้งหมดในส่วนผสมจะเท่ากับ 1:
XN2 + Xo2 = 1
ร่างกายของเราเห็นลักษณะสำคัญของแรงกดดันบางส่วนของก๊าซ เลือดของเรามีก๊าซออกซิเจน (O2) ให้กับเซลล์และเนื้อเยื่อของร่างกายและขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งถูกปล่อยออกมาในลมหายใจ การแลกเปลี่ยนนี้อำนวยความสะดวกโดยความแตกต่างของความดันบางส่วนระหว่างก๊าซเหล่านี้ในเลือดและใน เนื้อเยื่อและมักจะเกิดขึ้นในทิศทางของบริเวณที่มีความดันสูงไปยังความดันที่ต่ำกว่า บางส่วน
อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันนี้สามารถประนีประนอมได้ในกรณีของนักปีนเขาและนักดำน้ำที่มีระดับความสูงที่ต่ำมากหรือสูงมาก ซึ่งความดันของออกซิเจนในการหายใจจะเปลี่ยนไป ดังนั้น ความสำคัญของการใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม เช่น ถังอากาศอัดที่เติมออกซิเจน
*เครดิตบรรณาธิการ: Sergey Goryachev / Shutterstock.com
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
