شرح قانون دالتون للضغوط الجزئية .. ومسائل عليه

حول أصل قانون دالتون

قانون دالتون هو قانون الضغط الكلي لخليط غازي يساوي مجموع الضغوط الجزئية لغازات مكوناته الفردية، والضغط الجزئي هو ما سيفعله أي غاز إذا كان مجرد كمية الخليط في نفس الوقت درجة الحرارة، أوضح الكيميائي الإنجليزي جون دالتون هذه العلاقة التجريبية في عام 1801. لقد كان نتاجًا للنظرية الحركية للغازات في وجود افتراض يوضح ويفترض أنه لا يوجد تفاعل كيميائي بين الغازات في الخليط، وهو أمر مفيد للجميع تقريبًا. الغازات عندما تكون الضغوط منخفضة بدرجة كافية ويتم الوصول إلى درجات حرارة عالية.

شرح قانون دالتون للضغط الجزيئي

التكسير الجزيئي لغاز معين داخل الخليط يساوي سرعة الضغط الجزئي للغاز. بالإضافة إلى الضغط الكتلي الذي يحققه خليط الغازات، يمكن أيضًا استخدام جزء من الخليط للحصول على مجموع جميع الغازات المكونة التي يكون عدد المولات في الخليط محدودًا، بالإضافة إلى ذلك، إذا كان حجم غاز معين في الخليط يمكن أيضًا تحديده بواسطة جزء Be من هذا الغاز باستخدام المعادلة التالية

Xi = PiPtotal = ViVtotal = nintotal

Xi هو الجزء الجزيئي للغاز “i” في خليط الغاز “n” يشير إلى عدد المولات، و “P” هو الضغط و “V” يرمز إلى الحجم. يوضح أكثر خليط الغازات دقة، قانون دالتون، أنه عندما يصبح خليط الغاز غير نشط ولا يحتوي على تفاعلات، فإن الضغط الكلي الذي يحدث يساوي الضغط الجزئي لكل غاز، وقد يُعرف هذا القانون باسم آخر، قانون دالتون للجزئي. الضغوط، أو بعبارة أخرى، إذا تم النظر في مزيج من الغازات غير النشطة وكان الضغط الكلي الفعلي مساويًا للضغوط الجزئية الكلية للغازات المنتظمة، فإن هذا القانون يرتبط أيضًا بقانون الغاز المثالي.

صيغة قانون دالتون

نظرًا لأن الخليط n يحتوي على عدد الغازات، يصبح ضغط الكتلة ptotal = ∑ni = 1pi، أو يتم تبسيطه على النحو التالي Sum = p1 + p2 + p3 + p4 + p5…. + pn، وفقًا للمعادلة أو الصيغة، p1 + p2 + p3 + p4 + p5…. + pn يشير إلى الضغط الجزئي لكل غاز في الخليط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ربط قانون دالتون بقانون الغاز المثالي من خلال المعادلات التالية

• R = nRTv → ntotalRTv = n1RTv + n2RTv + n3RTv + n4RTv + n5RTv + ⋅⋅⋅⋅⋅ + nnRTv
• n = n1 + n2 + n3 + n4 + n5 +…. + لا
• باستخدام هذه المعادلة، يكون عدد المولات في خليط الغازات مساويًا لمجموع كل غاز.

الغازات المثالية والضغط الجزئي

في حالة إمكانية مقارنة الغازات الموجودة في الخليط بمثال الغازات المثالية، يكون هذا الافتراض معقولًا بشكل عام طالما أن درجة حرارة الغاز ليست منخفضة جدًا والضغط حوالي 1tm {atm} 1ATm1 text وهذا يشير إلى هذا أن هناك بعض الافتراضات حول مسار جزيئات الغاز المتاحة نفترض أن جزيئات الغاز ليست بحجم، ونفترض أن الجزيئات ليس لها عوامل جذب بين الجزيئات، مما يشير إلى أنها تتحرك بشكل منفصل عن جزيئات الغاز الأخرى، وهذا هو أن هذه الافتراضات، وفقًا لذلك، يكون دعم الغازات المختلفة في الخليط تحت ضغط جماعي، يتعلق بالضغط الذي يمارسه غاز معين داخل الخليط عند ضغطه الجزئي.

مشاكل مع قانون دالتون

رقم واحد

• سؤال على سبيل المثال، يوجد خليط غاز يتكون مما يلي غاز الهيدروجين (H2) وكميته 6.7 مول وغاز الأكسجين (O2) هو 3.3 مول، وكانوا جميعًا في وعاء بحجم 300 لتر. تم الوصول إلى درجة حرارة 273 كلفن وضغط الغاز الإجمالي المعرض 0.75 ضغط جوي، وضغط غاز الهيدروجين يساوي الكيلومتر نفسه، حيث تقدر قيمة الثابت العام للغازات بوحدات R = 0.08206 الضغط الجوي × لتر لكل الخلد × كلفن.

الحل يصبح الضغط الجزئي للهيدروجين مساوياً للضغط والأجواء الأخرى في الحاوية، لأن جزيئات الغاز لها الشكل المثالي للغاز ويتم تنشيطها بشكل مستقل عن الغازات الأخرى في الخليط، وبالتالي يُسمح لها بالتعامل فقط مع الهيدروجين واللامبالاة بالأكسجين، وبالنظر إلى تطبيق قانون دالتون للغازات (PH2V = nH2RT)، ثم قم بتحويل المعادلة إلى (PH2 = nH2RT / V)، ومع التطبيق ضغط الغاز (PH2 = 6.7 × 0.08206 × 273 / 300) = (0.5) ضغط جوي.

الرقم اثنان

• سؤال على سبيل المثال، حاوية سعة 24 لترًا تحتوي على غاز النيتروجين (N2) عند ضغط 2 الغلاف الجوي، وحاوية أخرى سعة 12 لترًا تحتوي على غاز الأكسجين (O2) عند ضغط 2 الغلاف الجوي، مع الأخذ في الاعتبار درجة حرارة كلا الغازين، فهي تساوي 273 ك. كيف تحسب الكمية الضغط الكلي للغازين في حاوية سعة 10 لترات إذا كانت قيمة ثابت الغاز العام تقدر بـ R = 0.08206 في وحدة الضغط الجوي x لتر لكل مول x كلفن.

الحل يمكن حل المشكلة في خطوتين. تتطلب الخطوة الأولى معرفة عدد ذرات الغازين بموجب هذا القانون (n = PV / RT)، وعند تطبيقها على غاز النيتروجين تكون المعادلة (2.14 mol = nN2 = 2 x 24 / 0.08206 x 273) في في حالة غاز الأكسجين، المعادلة هي (1.07 مول = nO2 = 2 × 12 / 0.08206 × 273). في الخطوة الثانية، يتم تطبيق هذا القانون (PV = nRT) مرة واحدة لغاز الأكسجين ومرة ​​واحدة لغاز الهيدروجين، الحجم 10 لترات. وبذلك يصبح الإنتاج كالتالي ضغط غاز النيتروجين = (2.14 × 0.08206 × 273/10) = (4.79 الضغط الجوي). ضغط غاز الأكسجين = (1.07 × 0.08206 × 273/10) = (2.40 ضغط جوي). قيمة ضغط الغازين معًا = (4.79 + 2.40) = (7.19 ضغط جوي).

رقم ثلاثة

• سؤال على سبيل المثال، يوجد ما يقرب من 0.750 لترًا من غاز معين عند ودرجة حرارة 23.0 درجة مئوية وضغط إجمالي 99.75 كيلو باسكال، وهو ضغط الغاز الجاف إذا كانت قيمة ثابت الغاز العام هي R. = 0.08206 في وحدة ضغط الغلاف الجوي x لتر مقسومًا على عدد المولات x سلزيوس، عدد مولات الغاز هو 1.116 مول.

الحل البداية هي تحديد ضغط الغاز وفقًا لهذا القانون (PV = nRT) وفي هذه الحالة (P = 1.116 x 0.08206 x 23.0 / 0.750) = 2.8104 kPa، ثم يتم طرح الضغطين فقط الشكل 99.75 – 2.8104 = 96.94 كيلو باسكال.

تطبيق قانون دالتون

• يمكننا استخدام هذا القانون لحساب خليط الغازات ومعرفة ضغط وحجم كل غاز، وهو أمر مهم جدًا في التصنيع الكيميائي. تستخدم الصناعات حاليًا برامج حديثة لحساب هذه المعادلات. ومع ذلك، فإن قانون دالتون وأفوجادرو هو أساس كل هذه التقنيات.
• يتطلب هذا، عند استخدام أي شكل من أشكال قانون الغاز المثالي، أن يكون متعلقًا بالكتلة في المولات، ودرجة الحرارة بالكلفن، والحجم بالوحدات، والضغط في الغلاف الجوي.