Articles

bevezető kémia

by admin

tanulási célok

  1. az ideális és a valós gázok közötti különbségek vizsgálata.
  2. a magas nyomásnak és az alacsony hőmérsékletnek a valódi gázmintákra gyakorolt hatásainak feltárása.
  3. van der Waal egyenletének alkalmazása a valódi gázokra vonatkozó ideális gáztörvény korrigálására a kísérletileg meghatározott A és b konstansok alkalmazásával.

Az ideális gáz pontosan megfelel a kinetikus molekuláris elmélet tantételeinek, ahol a gázrészecskék által elfoglalt térfogat elhanyagolható a tartály teljes térfogatához képest, és nincsenek észrevehető intermolekuláris látnivalók vagy taszítások.

a valódi gázok eltérhetnek az ideális viselkedéstől, különösen magas nyomáson és alacsony hőmérsékleten. Az eltérés mértékét a tömörítési tényező segítségével mérik. A tömörítési tényezőt úgy kapjuk meg, hogy az n-t az ideális gáztörvényben oldjuk meg: a nyomás és térfogat szorzatának elosztása egy adott anyag egy móljára vonatkozó gázállandó és hőmérséklet (PV/RT) szorzatával. Ideális körülmények között a PV/RT arányának pontosan 1-nek kell lennie.

valódi gázok nagy nyomáson

nagyobb nyomáson a gázmolekulák közelebb vannak egymáshoz egy térben. Ennek a zsúfoltságnak köszönhetően a gázmolekulák vonzóbb intermolekuláris erőket tapasztalnak. Az intermolekuláris erők jobban összetartják a molekulákat, csökkentve a tartály falával való ütközések erejét és gyakoriságát, ezáltal csökkentve a nyomást az ideális értékek alatt. Ezenkívül nagyobb nyomáson a molekulák a tartály térfogatának nagyobb részét foglalják el. Ha más gázmolekulák a tartály térfogatának nagyobb részét veszik fel, akkor a tartály üres térfogata bármely molekula számára kisebb, mint ideális körülmények között. A rendelkezésre álló térfogat csökkenése a nyomás növekedését okozza az ideális körülmények között.

ábra #.#. Három gáz közelítő tömörítési tényezői 250 k

6.14. Három gáz hozzávetőleges tömörítési tényezői 250 K-On.

valós gázok alacsony hőmérsékleten

hőmérséklet szintén befolyásolja az ideális gáz viselkedésétől való eltéréseket (6.15 ábra). A hőmérséklet csökkenésével a gázrészecskék átlagos kinetikus energiája csökken. A gázmolekulák nagyobb része ezért nem rendelkezik elegendő kinetikus energiával a szomszédos atomok vonzó intermolekuláris erőinek leküzdésére. Ez azt jelenti, hogy a gázmolekulák egymáshoz “tapadósabbá” válnak, és kisebb gyakorisággal és erővel ütköznek a tartály falaival, csökkentve az ideális értékek alatti nyomást.

ábra #.#. A nitrogén hozzávetőleges összenyomhatósági tényezője különböző hőmérsékleten.

6.15. A nitrogén hozzávetőleges összenyomhatósági tényezője különböző hőmérsékleten.

A van der Waals egyenlet

6. ábra.# Johannes Diderik van der Waals

6.16. ábra Johannes Diderik van der Waals

1873-ban Johannes van der Waals holland tudós kifejlesztett egy egyenletet, amely kompenzálja az ideális gáz viselkedésétől való eltéréseket. A van der Waals-egyenlet két további kísérletileg meghatározott állandót használ: a, amely az intermolekuláris erők korrigálására szolgáló kifejezés, és b, amely korrigálja a gázmolekulák térfogatát (6.3.táblázat “a gázmolekulák kiválasztott van der Waals állandói”).

meg kell jegyezni, hogy ha az új A és b kifejezések nullával egyenlőek (ideális körülmények között), az egyenlet leegyszerűsíti az ideális gáztörvényt: PV = nRT.

6.3 táblázat kiválasztott Van der Waals állandók gázmolekulák.

a (L2atm/mol2)

b (L/mol)
Helium 0.03457 0.0237
Neon 0.2135 0.01709
Hydrogen 0.2476 0.02661
Argon 1.355 0.0320
Nitric oxide 1.358 0.02789
Oxygen 1.378 0.03183
Nitrogen 1.408 0.03913
Carbon monoxide 1.505 0.03985
Methane 2.283 0.04278
Krypton 2.349 0.03978
Carbon dioxide 3.640 0.04267
Hydrogen chloride 3.716 0.04081
Nitrous oxide 3.832 0.04415
Ammonia 4.225 0.0371
Xenon 4.250 0.05105

Például 21

A van der Waals-egyenlet Táblázat 6.3 meghatározni, a nyomás, a légkör, a 2.00 mol oxigén gáz egy 30.00 L lombikban a 25.0 oC.

megoldás

\bal(p+a\ {\bal}^2\Jobb)\ Bal(v-nb \jobb)=nRT\

\ bal(p+a \{\bal}^2\Jobb)\Bal(v-nb\ jobb)=nRT \
\bal(p+{\rm 1.378} \frac{l^2atm}{{mol}^2}\{\Bal}^2\ jobb) \\bal(30,00\ l-2,00 \Mol\ ({\RM 0,03183}\ frac {\rm l}} {{\rm mol}}})\jobb)=(2.00\ mol)\ \left(0.08206\ L\ atm\ K^{-1}\ \ {mol}^{-1}\right)(\ 298.15\ K)\

P =1.63 atm

Gombot Átvétel

  • ideális gáz az egyik, hogy megfelel-e pontosan, hogy a tanait a kinetikus molekuláris elmélete, hol által elfoglalt térfogat a gáz részecskék elhanyagolható képest a teljes mennyisége a tartályban nincs érzékelhető intermolecular látnivalók, vagy repulsions.
  • a valódi gáz az, amely eltér az ideális viselkedéstől, a véges térfogatú gázrészecskék hatása és az intermolekuláris erők ereje miatt.
  • a van der Waal egyenlete kompenzálja az ideális gáz viselkedésétől való eltéréseket.