입문 화학
학습 목표
- 을 검사하 사이의 차이점 이상과 진짜 가스가 발생합니다.
- 실제 가스 샘플에 대한 고압 및 저온의 영향을 탐색합니다.
- 실험적으로 결정된 상수 a 와 b 를 사용하여 실제 가스에 대한 이상적인 가스 법칙을 수정하기 위해 van der Waal 의 방정식을 적용합니다.
는 이상적 가스 중 하나에 맞는 정확하게 신조의 분자 운동 이론,볼륨에 의해 점유 된 가스 입자를 무시할 상대 총 볼륨의 컨테이너,그리고 거기에 감지할 수 없 명소인 분자간 또는 repulsions.
실제 가스는 특히 고압 및 저온에서 이상적인 거동에서 벗어날 수 있습니다. 편차의 정도는 압축성 계수를 사용하여 측정됩니다. 압축성 계수는 이상적인 가스 법칙에서 n 에 대해 해결함으로써 얻어진다: 주어진 물질의 1 몰에 대한 가스 상수 및 온도(PV/RT)의 곱으로 압력과 부피의 곱을 나눕니다. 이상적인 조건에서이 PV/RT 비율은 정확히 1 과 같아야합니다.
고압의 실제 가스
더 높은 압력에서 가스 분자는 공간에서 서로 더 가깝습니다. 이 군집의 결과로,가스 분자는 더 큰 매력적인 분자간 힘을 경험합니다. 분자간 힘은 분자를 더 많이 붙들어 컨테이너 벽과의 충돌의 힘과 빈도를 줄여 압력을 이상적인 값 이하로 낮 춥니 다. 뿐만 아니라,더 높은 압력에서,분자는 용기의 부피의 더 큰 비율을 차지합니다. 과 다른 가스의 분자용하의 큰 비율을 볼륨의 컨테이너,비어있는 볼륨의 컨테이너를 사용할 수 있는 어떤 하나의 분자보다 작은 최적의 조건입니다. 이러한 사용 가능한 부피의 감소는 이상적인 조건을 넘어서는 압력의 증가를 유발합니다.
그림 6.14 에서 3 기체의 근사 압축성 인자. 250k 에서 3 개의 가스의 대략적인 압축성 인자.
저온에서의 실제 가스
온도 또한 이상적인 가스 거동으로부터의 편차에 영향을 미친다(그림 6.15). 온도가 감소함에 따라 가스 입자의 평균 운동 에너지가 감소합니다. 따라서 더 큰 비율의 가스 분자는 이웃 원자로부터의 매력적인 분자간 힘을 극복하기에 불충분 한 운동 에너지를 갖는다. 이 의미는 가스 분자가”끈끈한”서로 충돌 벽과 콘테이너의 더 적은 주파수,힘,감소하는 압력이 아래의에 이상적인 값입니다.
그림 6.15. 다른 온도에서 질소의 대략적인 압축률.
반 데르 발스 방정식
그 6.16 요하네스 Diderik van der Waals
In1873,네덜란드 과학자 요하네스 van der Waals 개발하는 방정식에 대한 보상 편차에서 이상 기체합니다. Van der Waals 방정식을 사용하여 두 개의 추가 실험적으로 결정된 상수:는 용어정에 대한 분자간의 힘,그리고 b,보정에 대한 볼륨의 가스 분자(테이블 6.3″선택한 van der Waals 상수에 대한 기체 분자”).
는 것을 주목해야한다면 새로운 용어 a 와 b 가 같은 영(이상적인 조건 하에서),방정식을 간소화하는 다시 이상적인 가스법:PV=nRT.
표 6.3 가스 분자에 대한 선택된 반 데르 발스 상수.
|
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 |
크세논 | 4.250 | 0.05105 |
예 21
사용 van der Waals 방정식과 테이블 6.3 을 결정하는 압력,분위기에서, 의 2.00 몰의 산소가스에서 30.00L 플라스크에서 25.0oC.
솔루션
\left(P+a\{\left}^2\오른쪽)\\left(V nb\오른쪽)=nRT\
\left(P+a\{\left}^2\오른쪽)\\left(V nb\오른쪽)=nRT\
\left(P+{\rm1.378}\frac{L^2atm}{{mol}^2}\{\left}^2\오른쪽)\\left(30.00\L-2.00\mol\({\rm0.03183}\frac{{\rm L}}{{\rm mol}})\오른쪽)=(2.00\mol)\\left(0.08206\L\atm\K^{-1}\\{mol}^{-1}\right)(\298.15\K)\
P=1.63atm
키 테이크 아웃
- 는 이상적 가스 중 하나에 맞는 정확하게 신조의 분자 운동 이론, 볼륨에 의해 점유 된 가스 입자를 무시할 상대 총 볼륨의 컨테이너가 없는 상당한 분자간 관광 명소 또는 repulsions.
- 진정한 가스가 중 하나에서 벗어나는 이상적인 행동으로 인해 효과의 가스 입자를 차지하는 유한 볼륨의 intermolecular forces.
- van der Waal 의 방정식은 이상적인 가스 거동으로부터의 편차를 보상합니다.
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