Ο νόμος του Dalton για τη μερική πίεση

Όποτε υπάρχει ένα μείγμα αερίων, κάθε συστατικό αέριο έχει μερική πίεση που αντιστοιχεί στην πλασματική πίεση αυτού του συστατικού αερίου, εάν αυτό το συστατικό αέριο καταλάμβανε ολόκληρο τον όγκο του αρχικού μείγματος διατηρώντας την ίδια θερμοκρασία. Ο νόμος του Dalton δηλώνει ότι η συνολική πίεση ενός ιδανικού μείγματος αερίων είναι ίση με το άθροισμα των μερικών πιέσεων των αερίων στο μείγμα.

Είναι δυνατό να εκτιμηθεί η θερμοδυναμική δραστηριότητα των μορίων σε ένα αέριο μετρώντας τη μερική πίεση του αερίου. Οι πιέσεις κατανομής των αερίων καθορίζουν την ικανότητά τους να διαλύονται, να διασπείρονται και να αντιδρούν. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις τους σε μείγματα αερίων ή υγρών δεν επηρεάζουν την ικανότητά τους να αντιδρούν. Αυτή η γενική ιδιότητα των αερίων ισχύει τόσο για τις χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν αέρια όσο και για τις βιολογικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν αέρια. Παράδειγμα:Η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την ανθρώπινη αναπνοή, καθώς και η ποσότητα που είναι τοξική, προσδιορίζεται αποκλειστικά από τη μερική πίεση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Λόγω του γεγονότος ότι οι συγκεντρώσεις οξυγόνου σε διάφορα εισπνεόμενα αέρια ή διαλυμένα στο αίμα ποικίλλουν σε πολύ μεγάλο εύρος, οι αναλογίες μίγματος, όπως αυτές του αναπνεύσιμου οξυγόνου 20 τοις εκατό και 80 τοις εκατό ηλίου, καθορίζονται από τον όγκο και όχι από το βάρος ή τη μάζα. είναι η περίπτωση με αναπνεύσιμο 20 τοις εκατό οξυγόνο και 80 τοις εκατό ήλιο. Επιπλέον, οι μερικές πιέσεις οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στα αέρια του αρτηριακού αίματος είναι βασικά χαρακτηριστικά στη δοκιμή για αέρια αρτηριακού αίματος. Τούτου λεχθέντος, παρόμοιες πιέσεις μπορούν επίσης να ανιχνευθούν σε άλλα σωματικά υγρά, όπως το εγκεφαλονωτιαίο υγρό.

Σύντομη περιγραφή σχετικά με το νόμο

Σύμφωνα με το νόμο του Dalton, όταν ένα μείγμα ιδανικών αερίων συνδυάζεται, η συνολική πίεση του μείγματος ισούται με το άθροισμα των μερικών πιέσεων των μεμονωμένων αερίων στο μείγμα. Ουσιαστικά, αυτή η ισότητα προκύπτει λόγω του γεγονότος ότι σε ένα τέλειο αέριο, τα μόρια είναι τόσο μακριά μεταξύ τους που δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους. Η συντριπτική πλειοψηφία των γνήσιων αερίων του πραγματικού κόσμου πλησιάζει πολύ στην επίτευξη αυτού του στόχου. Αν εξετάσουμε το ακόλουθο σενάριο που περιλαμβάνει έναν ιδανικό συνδυασμό αερίου αζώτου (N2), υδρογόνου (H2) και αμμωνίας (NH3):

P=P (N2) + P (H2) + P (NH3)

Πού:

• P είναι η συνολική πίεση του μείγματος αερίων (στην ατμόσφαιρα).

• P (N2) αντιπροσωπεύει τη μερική πίεση του αζώτου (N2)

• Το P (H2) αντιπροσωπεύει τη μερική πίεση του υδρογόνου (H2)

• P(NH3) αντιπροσωπεύει τη μερική πίεση της αμμωνίας (NH3)

Σύμφωνα με την κινητική θεωρία των αερίων, ένα αέριο θα διαχέεται σε ένα δοχείο μέχρι να γεμίσει πλήρως τον χώρο που καταλαμβάνει και δεν υπάρχουν δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων του αερίου. Για να το θέσουμε διαφορετικά, τα διάφορα μόρια σε ένα μείγμα αερίων απέχουν τόσο πολύ μεταξύ τους που δρουν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και δεν αντιδρούν καθόλου μεταξύ τους. Επειδή δεν υπάρχουν άλλες συγκρούσεις σε ένα ιδανικό αέριο, η πίεση του αερίου υπαγορεύεται από τις συγκρούσεις του με το δοχείο και όχι από τις συγκρούσεις του με μόρια άλλων ουσιών. Ένα αέριο θα διαστέλλεται για να γεμίσει το δοχείο στο οποίο περιέχεται χωρίς να παρεμβαίνει στην πίεση άλλου αερίου που περιέχεται μέσα του. Συμπερασματικά, η πίεση ενός δεδομένου αερίου καθορίζεται από τον αριθμό των γραμμομορίων αυτού του αερίου που υπάρχουν στο σύστημα, καθώς και από τον όγκο και τη θερμοκρασία που υπάρχουν στο σύστημα. Επειδή τα αέρια σε ένα μείγμα αερίων περιέχονται σε ένα μόνο δοχείο, ο όγκος (V) και η θερμοκρασία (T) των διαφόρων αερίων είναι επίσης ίδιες για όλα αυτά. Σε ένα κλειστό σύστημα, κάθε αέριο ασκεί τη δική του πίεση, η οποία μπορεί να συνδυαστεί για να πάρει τη συνολική πίεση που ασκείται από τον συνδυασμό αερίων σε ένα δοχείο. Αυτό αποδεικνύεται από την εξίσωση.

Σύνολο =PA + PB +…

Παραγωγή

PV=nRT 

Το έχουμε λόγω του Νόμου για το Ιδανικό Αέριο.

Μπορούμε να γράψουμε τη μοριακή σύνθεση του αερίου αν γνωρίζουμε ποια είναι.

ntotal =na + nb +…

Οι ίδιες αρχές που στηρίζουν την κινητική θεωρία των αερίων και τον νόμο των ιδανικών αερίων μπορούν να εφαρμοστούν στον αριθμό των γραμμομορίων, έτσι ώστε το άθροισμα των αριθμών των γραμμομορίων κάθε μεμονωμένου αερίου να ισούται με τον συνολικό αριθμό moles που εφαρμόζονται στον συνολικό αριθμό moles Η πίεση, η θερμοκρασία και ο όγκος του συστήματος διατηρούνται όλα σε σταθερές τιμές. Ολόκληρος ο όγκος ενός αερίου μπορεί επίσης να υπολογιστεί με τον ίδιο τρόπο, ωστόσο αυτό δεν γίνεται τόσο συχνά. Ως αποτέλεσμα, έχουμε την εξίσωση

Ptotal V =ntotal RT είναι η μαθηματική έκφραση.

Για να λάβουμε τον συνολικό αριθμό των moles, μπορούμε να αναδιατάξουμε την εξίσωση προς τα δεξιά. Είναι πιθανό ότι οι μαθητές θα λάβουν τις μάζες κάθε δείγματος αερίου και θα τους ζητηθεί να υπολογίσουν τη συνολική πίεση. Η απόκτηση της πίεσης μπορεί να επιτευχθεί μετατρέποντας τα γραμμάρια σε κρεατοελιές και χρησιμοποιώντας το νόμο του Dalton στο αποτέλεσμα.

Συμπέρασμα

Ουσιαστικά, ο νόμος των μερικών πιέσεων του Dalton δηλώνει ότι όταν υπάρχει ένα μείγμα αερίων, η πίεση που ασκείται από κάθε αέριο είναι ίση με την πίεση που θα ασκείτο εάν αυτό το αέριο ήταν μόνο του στο δοχείο. /P>

Η συνολική απόλυτη πίεση διαιρούμενη με τη μερική πίεση ισούται με τη συνολική απόλυτη πίεση διαιρούμενη με τη μερική πίεση (κλάσμα όγκου του συστατικού αερίου)