Ang "bahagyang presyon" sa kimika ay ang presyon na ibinibigay ng bawat gas sa isang pinaghalong gas sa mga paligid nito, tulad ng isang volumetric flask, diving air tank, o atmospheric border. Maaari mong kalkulahin ang presyon ng bawat gas sa isang halo kung alam mo ang dami ng gas, ang dami ng sinasakop nito, at ang temperatura. Ang mga bahagyang presyon ay maaaring maidagdag magkasama upang makalkula ang kabuuang presyon ng pinaghalong gas. Sa kabilang banda, ang kabuuang presyon ay maaaring makalkula nang maaga upang makalkula ang bahagyang presyon.
Hakbang
Bahagi 1 ng 3: Pag-unawa sa Mga Katangian ng Mga Gas
Hakbang 1. Tratuhin ang bawat gas bilang isang "ideal" na gas
Sa kimika, ang isang perpektong gas ay isang gas na nakikipag-ugnay sa iba pang mga gas nang hindi naaakit sa mga molekula nito. Ang mga Molecule na nag-iisa ay maaaring mauntog at bounce tulad ng mga bola sa bilyar nang hindi nag-deform.
- Ang presyon ng isang perpektong gas ay tataas kapag ito ay naka-compress sa isang mas maliit na puwang at nababawasan kapag ito ay lumalawak sa isang mas malaking puwang. Ang ugnayan na ito ay tinawag na Batas ni Boyle na nilikha ni Robert Boyle. Sa matematika, ang pormula ay k = P x V, o pinasimple sa k = PV, ang k ay isang pare-pareho, ang P ay presyon, habang ang V ay dami.
- Mayroong maraming mga posibleng yunit para sa presyon. Isa sa mga ito ay si Pascal (Pa). Ang yunit na ito ay tinukoy bilang ang puwersa ng isang newton na inilapat sa isang ibabaw na lugar ng isang square meter. Ang isa pang yunit ay ang kapaligiran (atm). Ang atmospera ay ang presyon ng himpapawid ng Daigdig sa antas ng dagat. Ang presyon ng 1 atm ay katumbas ng 101,325 Pa.
- Ang temperatura ng isang perpektong gas ay tumataas na may pagtaas ng dami at bumababa nang may pagbawas ng dami. Ang ugnayan na ito ay tinawag na Batas ni Charles na nilikha ng siyentista na si Jacques Charles. Ang pormula sa matematika ay k = V / T, kung saan ang k ay ang dami at temperatura na pare-pareho, V ang dami, at T ang temperatura.
- Ang temperatura ng gas sa equation na ito ay ibinibigay sa mga degree Kelvin, na nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng bilang 273 sa degree na halaga sa Celsius.
- Ang dalawang pormula sa itaas ay maaaring pagsamahin sa isang equation: k = PV / T, na maaari ding isulat bilang PV = kT.
Hakbang 2. Tukuyin ang dami ng gas na susukat
Ang mga gas ay may masa at dami. Kadalasang sinusukat ang dami sa litro (l), ngunit mayroong dalawang uri ng masa.
- Ang maginoo na masa ay sinusukat sa gramo, ngunit sa mas malaking dami ng yunit ay kilo.
- Dahil ang mga gas ay napakagaan, ang mga yunit na ginamit ay molekular na masa o molar na masa. Ang molar mass ay ang kabuuan ng kabuuang mga atomic mass ng bawat atom sa compound na bumubuo sa gas, ang bawat atom ay inihambing sa bilang 12 para sa carbon.
- Dahil ang mga atomo at molekula ay masyadong maliit upang mabilang, ang dami ng gas ay tinukoy sa mga moles. Ang bilang ng mga mol na naroroon sa isang naibigay na gas ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paghahati ng masa sa dami ng molar at naidudulot ng titik n.
- Ang pare-parehong K sa equation ng gas ay maaaring mapalitan ng produkto ng n, ang bilang ng mga mol (moles), at ang bagong pare-pareho na R. Ngayon ang pormula ay nR = PV / T o PV = nRT.
- Ang halaga ng R ay nakasalalay sa mga yunit na ginamit upang masukat ang presyon, dami, at temperatura ng gas. Para sa dami ng litro, temperatura sa Kelvin, at presyon sa mga atmospheres, ang halaga ay 0.0821 L atm / K mol. Ang halagang ito ay maaaring nakasulat bilang 0.0821 L atm K-1 nunal -1 upang maiwasan ang paggamit ng mga slash upang kumatawan sa mga paghati sa mga yunit ng pagsukat.
Hakbang 3. Maunawaan ang Batas ng Bahagyang Presyon ni Dalton
Ang batas na ito ay binuo ng chemist at physicist na si John Dalton, na unang bumuo ng konsepto na ang mga elemento ng kemikal ay gawa sa mga atom. Nakasaad sa batas ni Dalton na ang kabuuang presyon ng isang pinaghalong gas ay ang kabuuan ng mga presyur ng mga indibidwal na gas sa pinaghalong.
- Ang batas ni Dalton ay maaaring isulat sa anyo ng sumusunod na pormula Pkabuuan = P1 + P2 + P3 … ang halaga ng P sa kanan ng karatula ay katumbas ng dami ng gas sa pinaghalong.
- Ang pormula sa batas ng Dalton ay maaaring mapalawak kapag nakikipag-usap sa iba't ibang mga gas kung saan ang bahagyang presyon ng bawat gas ay hindi alam, ngunit kaninong dami at temperatura ang kilala. Ang bahagyang presyon ng isang gas ay katumbas ng presyon na nagpapalagay na ang gas sa halagang iyon ay ang tanging gas sa lalagyan.
- Para sa bawat bahagyang presyon maaaring magamit ang perpektong formula ng gas. Sa halip na gumamit ng PV = nRT, P lamang sa kaliwa ang maaaring magamit. Para doon, ang magkabilang panig ay nahahati sa pamamagitan ng V: PV / V = nRT / V. Ang dalawang V sa kanang bahagi ay nakansela ang bawat isa, naiwan ang P = nRT / V.
- Maaari nating gamitin ito upang mapalitan ang bawat P sa kanan na kumakatawan sa isang partikular na gas sa bahagyang pormula ng presyon: Pkabuuan = (nRT / V) 1 + (nRT / V) 2 + (nRT / V) 3 …
Bahagi 2 ng 3: Kinakalkula ang Bahagyang Presyon, Pagkatapos Kabuuang Presyon
Hakbang 1. Tukuyin ang bahagyang equation ng presyon para sa bawat gas na iyong kinakalkula
Para sa pagkalkula na ito ay ipinapalagay na ang isang 2 litro prasko ay nagtataglay ng 3 mga gas: nitrogen (N2), oxygen (O2), at carbon dioxide (CO2). Ang bawat gas ay may bigat na 10 g, at temperatura na 37 degree Celsius. Kalkulahin namin ang bahagyang presyon ng bawat gas at ang kabuuang presyon ng pinaghalong gas sa flask ng kemikal.
- Ang bahagyang pormula ng presyon ay Pkabuuan = Pnitrogen + Poxygen + Pcarbon dioxide.
- Dahil hinahanap namin ang presyon para sa bawat gas na may kilalang dami at temperatura, ang bilang ng mga moles ng bawat gas ay maaaring makalkula batay sa dami nito. Maaaring baguhin ang formula sa: Pkabuuan = (nRT / V) nitrogen + (nRT / V) oxygen + (nRT / V) carbon dioxide
Hakbang 2. I-convert ang temperatura sa degree Kelvin
Ang temperatura sa Celsius ay 37 degree, kaya magdagdag ng 273 hanggang 37 upang makakuha ng 310 degree K.
Hakbang 3. Hanapin ang bilang ng mga moles ng bawat gas na naroroon sa sample
Ang bilang ng mga moles ng isang gas ay ang masa ng gas na hinati ng kanyang molar mass, na kung saan ay ang kabuuan ng mga atomic na masa ng bawat atom sa pinaghalong.
- Para sa nitrogen gas (N2), ang bawat atom ay mayroong isang atomic mass na 14. Dahil ang nitrogen ay diatomic (isang two-atom Molekyul), ang halaga ng 14 ay dapat na multiply ng 2 upang makakuha ng isang molar mass na 28 para sa nitrogen sa sample na ito. Susunod na masa sa gramo, 10g, ay hinati sa 28, upang makuha ang bilang ng mga moles, kaya ang resulta ay tungkol sa 0.4 moles ng nitrogen.
- Para sa susunod na gas, oxygen (O2), ang bawat atom ay mayroong isang atomic mass na 16. Ang oxygen ay diatomic din, kaya 16 beses 2 ay nagbibigay ng molar mass ng oxygen sa sample na 32. Ang 10 gramo na hinati ng 32 ay nagbibigay ng humigit-kumulang na 0.3 moles ng oxygen.
- Susunod ay ang carbon dioxide (CO2), na mayroong 3 atoms, katulad ng isang carbon atom na may isang atomic mass na 12 at dalawang oxygen atoms na may isang atomic mass na 16. Ang tatlong mga atom na masa ay idinagdag upang makuha ang molar mass: 12 + 16 + 16 = 44. Susunod na 10 gramo ay hinati sa 44 kaya ang resulta ay tungkol sa 0.2 moles ng carbon dioxide.
Hakbang 4. Ipasok ang mga halaga ng nunal, dami, at temperatura
Ang mga numero ay ipinasok sa pormula: Pkabuuan = (0, 4 * R * 310/2) nitrogen + (0, 3 * R * 310/2) oxygen + (0, 2 * R * 310/2) carbon dioxide.
Para sa pagiging simple, ang mga yunit ay hindi nakasulat. Ang mga yunit na ito ay mabubura sa mga kalkulasyon ng matematika, naiwan lamang ang mga yunit ng presyon
Hakbang 5. Ipasok ang halaga ng patuloy na R
Ang kabuuan at bahagyang mga presyon ay ipapahayag sa mga yunit ng atmospera, kaya't ang ginamit na halagang R ay 0.0821 L atm / K mol. Ang halagang ito ay ipinasok sa equation upang ang pormula ay Pkabuuan =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) nitrogen + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) oxygen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) carbon dioxide.
Hakbang 6. Kalkulahin ang bahagyang mga presyon para sa bawat gas
Ngayon na ang lahat ng kinakailangang halaga ay magagamit, oras na upang gawin ang matematika.
- Para sa bahagyang presyon ng nitrogen, ang 0.4 moles ay pinarami ng isang pare-pareho na 0.0821 at temperatura na 310 degree K, pagkatapos ay hinati ng 2 litro: 0.4 * 0.0821 * 310/2 = 5.09 atm, humigit-kumulang.
- Para sa bahagyang presyon ng oxygen, ang 0.3 moles ay pinarami ng isang pare-pareho na 0.0821 at temperatura na 310 degree K, pagkatapos ay hinati ng 2 litro: 0.3 * 0.0821 * 310/2 = 3.82 atm, humigit-kumulang.
- Para sa bahagyang presyon ng carbon dioxide, 0.2 moles ay pinarami ng isang pare-pareho ng 0.0821 at isang temperatura ng 310 degree K, pagkatapos ay hinati ng 2 liters: 0.2 * 0.0821 * 310/2 = 2.54 atm, humigit-kumulang.
- Ang tatlong bahagyang mga presyon ay pagkatapos ay idinagdag magkasama upang makuha ang kabuuang presyon: Pkabuuan = 5, 09 + 3, 82 + 2, 54, o 11.45 atm, higit pa o mas kaunti.
Bahagi 3 ng 3: Kinakalkula ang Kabuuang Presyon, pagkatapos ay Bahagyang
Hakbang 1. Tukuyin ang bahagyang pormula ng presyon tulad ng dati
Muli, ipalagay ang isang 2 litro na prasko ay naglalaman ng 3 magkakaibang mga gas: nitrogen (N2), oxygen (O2), at carbon dioxide (CO2). Ang dami ng bawat gas ay 10 gramo at ang temperatura ng bawat isa ay 37 degree C.
- Ang temperatura sa Kelvin ay pareho pa rin ng 310 degree at ang bilang ng mga moles ay humigit-kumulang na 0.4 moles ng nitrogen, 0.3 moles ng oxygen, at 0.2 moles ng carbon dioxide.
- Ang yunit ng presyon na ginamit ay ang kapaligiran din, kaya ang halaga ng pare-pareho na R ay 0.0821 L atm / K mol.
- Kaya't ang bahagyang equation ng presyon ay pareho pa rin sa puntong ito: Pkabuuan =(0, 4 * 0, 0821 * 310/2) nitrogen + (0, 3 *0, 0821 * 310/2) oxygen + (0, 2 * 0, 0821 * 310/2) carbon dioxide.
Hakbang 2. Idagdag ang bilang ng mga moles ng bawat gas sa sample upang makuha ang kabuuang bilang ng mga moles ng pinaghalong gas
Dahil ang dami at temperatura ay pareho para sa bawat sample ng gas, at ang bawat halaga ng molar ay pinarami din ng parehong pare-pareho, maaari naming gamitin ang namamahaging pag-aari ng matematika upang muling isulat ang equation tulad ng sumusunod:kabuuan = (0, 4 + 0, 3 + 0, 2) * 0, 0821 * 310/2.
Gawin ang mga kabuuan: 0.4 + 0.3 + 0.2 = 0.9 moles ng pinaghalong gas. Ang equation ay magiging mas simple, lalo Pkabuuan = 0, 9 * 0, 0821 * 310/2.
Hakbang 3. Kalkulahin ang kabuuang presyon ng pinaghalong gas
Gawin ang multiplikasyon: 0.9 * 0.0821 * 310/2 = 11.45 moles, higit pa o mas kaunti.
Hakbang 4. Kalkulahin ang proporsyon ng bawat gas na bumubuo sa pinaghalong
Upang makalkula ang proporsyon ng bawat gas sa pinaghalong, hatiin ang bilang ng mga moles ng bawat gas sa kabuuang bilang ng mga moles.
- Mayroong 0.4 moles ng nitrogen, kaya 0.4 / 0.9 = 0.44 (44 porsyento) na sample, higit pa o mas kaunti.
- Mayroong 0.3 moles ng nitrogen, kaya 0.3 / 0.9 = 0.33 (33 porsyento) ng sample, higit pa o mas kaunti.
- Mayroong 0.2 moles ng carbon dioxide, kaya 0.2 / 0.9 = 0.22 (22 porsyento) ng sample, higit pa o mas kaunti.
- Bagaman ang tinatayang porsyento ng pagkalkula sa itaas ay nagbabalik ng 0.99, ang aktwal na decimal na halaga ay umuulit mismo. Nangangahulugan ito na pagkatapos ng decimal point ay ang numero ay 9 na inuulit ang sarili. Sa pamamagitan ng kahulugan ang halagang ito ay katumbas ng 1, o 100 porsyento.
Hakbang 5. I-multiply ang proporsyon ng dami ng bawat gas sa pamamagitan ng kabuuang presyon upang makalkula ang bahagyang presyon
- I-multiply ang 0.44 * 11.45 = 5.04 atm, higit pa o mas kaunti.
- I-multiply ang 0.33 * 11.45 = 3.78 atm, higit pa o mas kaunti.
- I-multiply ang 0.22 * 11.45 = 2.52 atm, higit pa o mas kaunti.
