Tartalom

• Lépések
• 1. módszer a 3-ból: A Clapeyron-Clausius egyenlet használata
• 2. módszer a 3 -ból: Gőznyomás kiszámítása oldatokban
• 3. módszer 3 -ból: Gőznyomás kiszámítása speciális esetekben
• Tippek

Hagytál már egy üveg vizet több órára a tűző nap alatt, és „sziszegő” hangot hallottál, amikor kinyitod? Ezt a hangot a gőznyomás okozza. A kémiában a gőznyomás a folyadék gőze által kifejtett nyomás, amely légmentesen lezárt tartályban elpárolog. A gőznyomás meghatározásához adott hőmérsékleten használja a Clapeyron-Clausius egyenletet: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Lépések

1. módszer a 3-ból: A Clapeyron-Clausius egyenlet használata

1. 1 Írja fel a Clapeyron-Clausius egyenletet, amelyet a gőznyomás időbeli változásának kiszámítására használnak. Ez a képlet a legtöbb fizikai és kémiai probléma kezelésére használható. Az egyenlet így néz ki: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), ahol:
   • ΔH_vap A folyadék párolgásának entalpiája. Általában megtalálható a kémia tankönyvek táblázatában.
   • R - gázállandó 8,314 J / (K × mol)
   • T1 a kezdeti hőmérséklet (amelynél a gőznyomás ismert).
   • T2 a végső hőmérséklet (amelynél a gőznyomás ismeretlen).
   • P1 és P2 - gőznyomás T1 és T2 hőmérsékleten.
2. 2 Helyezze be a kapott mennyiségek értékeit a Clapeyron-Clausius egyenletbe. A legtöbb probléma két hőmérsékletértéket és egy nyomásértéket, vagy két nyomásértéket és egy hőmérsékletértéket ad meg.
   • Például egy edény 295 K hőmérsékletű folyadékot tartalmaz, és gőznyomása 1 atmoszféra (1 atm). Keresse meg a gőznyomást 393 K-nál. Itt két hőmérsékletet és egy nyomást ad meg, így a Clapeyron-Clausius egyenlet segítségével más nyomást találhat. A képletben megadott értékek helyettesítésével a következőket kapja: ln (1 / P2) = (ΔH_vap/R) ((1/393) - (1/295)).
   • Kérjük, vegye figyelembe, hogy a Clapeyron-Clausius egyenletben a hőmérsékletet mindig kelvinben, a nyomást pedig minden mértékegységben mérik (de a P1 és P2 esetén azonosaknak kell lenniük).
3. 3 Helyettesítse az állandókat. A Clapeyron-Clausius egyenlet két állandót tartalmaz: R és ΔH_vap... R mindig 8,314 J / (K × mol). ΔH érték_vap (elpárolgási entalpia) az anyagtól függ, amelynek gőznyomását próbálja megtalálni; ez az állandó általában megtalálható a kémia tankönyvek táblázatában vagy a weboldalakon (például itt).
   • Példánkban tegyük fel, hogy víz van az edényben. ΔH_vap a víz 40,65 kJ / mol vagy 40650 J / mol.
   • Dugja be az állandókat a képletbe, és kapja meg: ln (1/P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Oldja meg az egyenletet algebrai műveletek segítségével.
   • Példánkban az ismeretlen változó a természetes logaritmus (ln) előjele alatt van. A természetes logaritmus megszabadításához alakítsa át az egyenlet mindkét oldalát az "e" matematikai állandó erejéig. Más szavakkal, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Most oldja meg az egyenletet:
   • ln (1 / P2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4889,34) (- 0,00084)
   • (1 / P2) = e
   • 1 / P2 = 0,0165
   • P2 = 0,0165 = 60,76 atm. Ennek van értelme, mivel a hőmérséklet hermetikusan lezárt edényben 100 fokkal történő megemelése növeli a párolgást, ami jelentősen növeli a gőznyomást.

2. módszer a 3 -ból: Gőznyomás kiszámítása oldatokban

1. 1 Írd le Raoult törvényét. A való életben a tiszta folyadékok ritkák; gyakran foglalkozunk megoldásokkal. Az oldatot úgy állítják elő, hogy bizonyos mennyiségű "oldott anyagnak" nevezett vegyi anyagot kis mennyiségben hozzáadnak egy másik "oldószer" nevű vegyi anyaghoz. Megoldások esetén használja a Raoult -törvényt:P_megoldás = P_oldószerx_oldószer, ahol:
   • P_megoldás Az oldat gőznyomása.
   • P_oldószer Az oldószer gőznyomása.
   • x_oldószer - az oldószer mólrésze.
   • Ha nem tudja, mi az anyajegy, olvasson tovább.
2. 2 Határozza meg, hogy melyik anyag lesz az oldószer, és melyik az oldott anyag. Emlékezzünk vissza, hogy az oldott anyag olyan anyag, amely oldószerben oldódik, és az oldószer olyan anyag, amely feloldja az oldott anyagot.
   • Vegyünk egy sziruppéldát. A szirup előállításához a cukor egy részét fel kell oldani egy rész vízben, így a cukor oldott anyag, a víz pedig oldószer.
   • Vegye figyelembe, hogy a szacharóz (közönséges cukor) kémiai képlete C₁₂H₂₂O₁₁... Szükségünk lesz rá a jövőben.
3. 3 Keresse meg az oldat hőmérsékletét, mivel ez befolyásolja gőznyomását. Minél magasabb a hőmérséklet, annál magasabb a gőznyomás, mivel a párolgás a hőmérséklet növekedésével növekszik.
   • Példánkban tegyük fel, hogy a szirup hőmérséklete 298 K (körülbelül 25 ° C).
4. 4 Keresse meg az oldószer gőznyomását. A gőznyomás értékeit sok általános vegyszerre vonatkozóan a kémia kézikönyvei adják meg, de ezeket jellemzően 25 ° C / 298 K hőmérsékleten vagy forráspontjukon adják meg. Ha a feladatban ilyen hőmérsékletet ad meg, használja a referenciakönyvek értékeit; ellenkező esetben ki kell számítania a gőznyomást az anyag adott hőmérsékletén.
   • Ehhez használja a Clapeyron-Clausius egyenletet, a P1 és a T1 helyett 298 K (25 ° C) gőznyomást és hőmérsékletet helyettesítve.
   • Példánkban az oldat hőmérséklete 25 ° C, ezért használja a referencia táblázatokból származó értéket - a víz gőznyomása 25 ° C -on 23,8 Hgmm.
5. 5 Keresse meg az oldószer mólrészét. Ehhez keresse meg az anyag mólszámának arányát az oldatban lévő összes anyag mólszámához viszonyítva. Más szóval, az egyes anyagok mólrésze (az anyag mólszáma) / (az összes anyag összes mólszáma).
   • Tegyük fel, hogy 1 liter vizet és 1 liter szacharózt (cukrot) használt szirup készítéséhez. Ebben az esetben meg kell találni az egyes anyagok móljainak számát. Ehhez meg kell találnia az egyes anyagok tömegét, majd ezeknek az anyagoknak a moláris tömegeit felhasználva molokat kell kapnia.
   • 1 liter víz tömege = 1000 g
   • 1 liter cukor tömege = 1056,7 g
   • Mól (víz): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol
   • Mól (szacharóz): 1056,7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3,08 mol (vegye figyelembe, hogy a szacharóz moláris tömegét a C kémiai képletéből találja meg₁₂H₂₂O₁₁).
   • Mólok száma összesen: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol
   • A víz mólrésze: 55,51 / 58,59 = 0,947.
6. 6 Most csatlakoztassa az adatokat és a mennyiségek talált értékeit a szakasz elején megadott Raoult -egyenlethez (P_megoldás = P_oldószerx_oldószer).
   • Példánkban:
   • P_megoldás = (23,8 Hgmm) (0,947)
   • P_megoldás = 22,54 Hgmm Művészet. Ennek van értelme, mivel kis mennyiségű cukrot feloldunk nagy mennyiségű vízben (molban mérve; mennyiségük literenként azonos), így a gőznyomás kissé csökken.

3. módszer 3 -ból: Gőznyomás kiszámítása speciális esetekben

1. 1 A standard feltételek meghatározása. A kémiában gyakran a hőmérséklet és a nyomás értékeket használják egyfajta "alapértelmezett" értékként. Ezeket az értékeket szabványos hőmérsékletnek és nyomásnak (vagy szabványos feltételeknek) nevezik. Gőznyomás -problémák esetén gyakran szokásos feltételeket említenek, ezért jobb megjegyezni a standard értékeket:
   • Hőmérséklet: 273,15 K / 0˚C / 32 F
   • Nyomás: 760 Hgmm / 1 atm / 101,325 kPa
2. 2 Írja át a Clapeyron-Clausius egyenletet, hogy más változókat találjon. A cikk első része megmutatta, hogyan kell kiszámítani a tiszta anyagok gőznyomását. Azonban nem minden probléma megköveteli a P1 vagy P2 nyomás megtalálását; sok probléma esetén ki kell számítani a hőmérsékletet vagy a ΔH értékét_vap... Ilyen esetekben írja át újra a Clapeyron-Clausius egyenletet úgy, hogy az egyenlet egyik oldalán leválasztja az ismeretlent.
   • Például egy ismeretlen folyadék esetén, amelynek gőznyomása 25 Torr 273 K -nál és 150 Torr 325 K -nál. Meg kell találni ennek a folyadéknak a párolgási entalpiáját (azaz ΔH_vap). A megoldás erre a problémára:
   • ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1))
   • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (ΔH_vap/ R)
   • R × (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = ΔH_vap Most helyettesítse a megadott értékeket:
   • 8,314 J / (K × mol) × (-1,79) / (- 0,00059) = ΔH_vap
   • 8,314 J / (K × mol) × 3033,90 = ΔH_vap = 25223,83 J / mol
3. 3 Vegye figyelembe a permeátum gőznyomását. A cikk második szakaszából származó példánkban az oldott anyag - a cukor - nem párolog, de ha az oldott anyag gőzt termel (elpárolog), akkor figyelembe kell venni a gőznyomást. Ehhez használja a Raoult -féle egyenlet módosított formáját: P_megoldás = Σ (o_anyagx_anyag), ahol a Σ (szigma) szimbólum azt jelenti, hogy hozzá kell adni az oldatot alkotó összes anyag gőznyomásának értékeit.
   • Vegyünk például egy olyan oldatot, amely két vegyszerből áll: benzolból és toluolból. Az oldat teljes térfogata 120 ml (ml); 60 ml benzol és 60 ml toluol.Az oldat hőmérséklete 25 ° C, a gőznyomás 25 ° C -on 95,1 Hgmm. benzol és 28,4 Hgmm. toluolra. Ki kell számítani az oldat gőznyomását. Ezt az anyagok sűrűségének, molekulatömegének és gőznyomás -értékeinek felhasználásával tehetjük meg:
   • Tömeg (benzol): 60 ml = 0,06 l × 876,50 kg / 1000 l = 0,053 kg = 53 g
   • Tömeg (toluol): 0,06 L × 866,90 kg / 1000 L = 0,052 kg = 52 g
   • Mól (benzol): 53 g × 1 mol / 78,11 g = 0,679 mol
   • Mól (toluol): 52 g × 1 mol / 92,14 g = 0,564 mol
   • Összes anyajegy: 0,679 + 0,564 = 1,243
   • Mole frakció (benzol): 0,679 / 1,243 = 0,546
   • Mólfrakció (toluol): 0,564 / 1,243 = 0,454
   • Megoldás: P._megoldás = P_benzolx_benzol + P_toluolx_toluol
   • P_megoldás = (95,1 Hgmm) (0,546) + (28,4 Hgmm) (0,454)
   • P_megoldás = 51,92 Hgmm. Művészet. + 12,89 Hgmm. Művészet. = 64,81 Hgmm Művészet.

Tippek

• A Clapeyron Clausius egyenlet használatához a hőmérsékletet Kelvin fokban kell megadni (K -vel jelölve). Ha a hőmérséklet Celsius -ban van megadva, akkor azt a következő képlet segítségével kell átváltani: T_k = 273 + T._c
• A fenti módszer azért működik, mert az energia közvetlenül arányos a hőmennyiséggel. A folyadék hőmérséklete az egyetlen környezeti tényező, amely befolyásolja a gőznyomást.