Gazların Bağıl Yoğunluğu

Bağıl yoğunluk (δ), aynı sıcaklık ve basınç koşulları altında iki gazın mutlak yoğunlukları arasındaki oran ile verilir.

Diyelim ki gaz 1 ve gaz 2'ye sahibiz, dolayısıyla bağıl yoğunluk şöyle olacaktır:

δ₁₂ = d₁
d₂

Bir gazın diğerinden kaç kez daha fazla veya daha az yoğun olduğunu gösteren saf bir sayı olduğundan, bağıl yoğunluğun bir birliği olmadığını unutmayın. Sadece saf bir sayı olduğu için sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerden etkilenmez. Ancak, bu iki miktarın iki gaz için aynı olması önemlidir.

Yoğunluk, gazın kapladığı kütlenin hacme oranıdır (d = m/V). Dolayısıyla, bu ilişkiyi yukarıdaki formülde değiştirebiliriz:

δ₁₂ = d₁
d₂
δ₁₂ = m₁/V₁
m₂/V₂

CNTP'de (Normal Sıcaklık ve Basınç Koşulları), her gaz 22,4 L'lik bir hacim kaplar. Yani, bu durumda, V₁ = V₂, yukarıdaki formülde geçersiz kılınabilir.

δ₁₂ = m₁
m₂

Nispi yoğunluk gazların kütleleriyle orantılıdır.

Göreceli yoğunluğun nasıl belirleneceğine dair bir örneğe bakalım:

Misal: Aşağıdakileri bilerek, iki A ve B gazının bağıl yoğunlukları nedir:

Gaz A: m = 33g ve V = 11 L;

Gaz B: m = 24,2 g ve V = 12,1 L.

Çözüm:

d_bu = m = 33g = 3 g/L
V 11L

d_B = m = 24.2g = 2 g/L
V 12.1L

δ_AB = d_bu
d_B
δ_AB = 3 g/L
2 g/L
δ_AB = 1,5

Metinde açıklandığı gibi, bağıl yoğunluğu gaz durumu denklemi (PV = nRT) ile de ilişkilendirebiliriz. Mutlak Gaz Yoğunluğu, Zorundayız:

d = PM
RT

Sonra:

d₁ = PM₁
RT

d₂ = PM₂
RT

d₁= PM₁/RT
d₂ PM₂/RT

d₁ = M₁
d2_B M₂

Göreceli yoğunluğun gazların molar kütleleriyle orantılı olduğuna dikkat edin; bu, karşılaştırmalı olarak, bir gazın molar kütlesi ne kadar büyükse, yoğunluğunun o kadar büyük olduğu anlamına gelir. Örneğin, havanın molar kütlesi 28.96 g/mol, helyum gazınınki 4 g/mol ve karbondioksitinki 44 g/mol'dür.

Bu, havaya göre helyum gazının yoğunluğunun daha düşük olduğu anlamına gelir. Bu yüzden bir balonu helyum gazı ile doldurup bıraktığınızda balon yükselme eğilimindedir. Öte yandan, karbondioksit havadan daha yoğundur, bu nedenle bir balonu ciğerlerimizden gelen “hava” ile doldurduğumuzda, aslında balonu karbondioksit ile doldurmuş oluyoruz. Bu şekilde balonu havaya bırakırsak düşme eğiliminde olacaktır.

Molar kütlesi 28,96 g/mol'den az olan gaz içeren bir balon havaya bırakılırsa, yükselir; ama daha büyükse, aşağı inecek

Hava (bir gaz karışımıdır) referans alındığında, herhangi bir gazın ona göre nispi yoğunluğunun aşağıdaki formülle verilebileceğine sahibiz:

δ_hava = _M_
28,9
M = 28.9. δ_r

Referans gaz başka bir gaz ise, sadece ilgili değerlerini değiştirin. Örneğin, hidrojen gazı durumunda, molar kütlesi 2 g/mol'dür, yani elimizde:

δ_H2 = _M_
2

M = 2. δ _H2

* Editoryal Kredi: Keith Bell / Shutterstock.com

Jennifer Foğaça tarafından
Kimya mezunu

Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade-relativa-dos-gases.htm