Articles

입문 화학

학습 목표

  1. 을 검사하 사이의 차이점 이상과 진짜 가스가 발생합니다.
  2. 실제 가스 샘플에 대한 고압 및 저온의 영향을 탐색합니다.
  3. 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#.#. 250K

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#.#. 다른 온도에서 질소의 대략적인 압축률.

그림 6.15. 다른 온도에서 질소의 대략적인 압축률.

반 데르 발스 방정식

그림 6.##요하네스 Diderik van der Waals

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.