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La convenzione consiste nel misurare la massa in grammi o, se c`è massa sufficiente, in chilogrammi. A causa della piccola massa dei gas, vengono misurati anche in un`altra forma di massa, vale a dire massa molecolare o massa molare. La massa molare è definita come la somma della massa atomica di ciascun atomo nella composizione che costituisce il gas, confrontando ciascun atomo con il valore 12 del carbonio. Poiché atomi e molecole sono troppo piccoli per lavorare, una quantità di gas è definita come il numero di Mol. Il numero di moli presenti in un dato gas si trova dividendo la massa per la massa molare, e questo è rappresentato dalla lettera n. Possiamo sostituire la costante arbitraria k nell`equazione del gas con il prodotto di n, il numero di moli e una nuova costante R. L`equazione può ora essere scritta come nR = PV/T o PV = nRT. Il valore di R dipende dalle unità utilizzate per misurare la pressione, il volume e la temperatura dei gas. In base al volume in litri, alla temperatura in gradi Kelvin e alla pressione in atmosfera, il suo valore è 0,0821 l atm/K mol. Questo può essere indicato come 0,0821 L atm. K mol per evitare il segno di divisione nelle unità. 
La legge di Dalton può essere scritta sotto forma di equazione come Ptotale = p1 + P2 + P3 …con tante aggiunte alla fine del segno di uguale quanti sono i gas nella miscela. La legge di Dalton può essere estesa quando si lavora con gas le cui pressioni parziali individuali sono sconosciute, ma il cui volume e temperatura sono noti. La pressione parziale di un gas è la stessa della pressione di quel gas quando è l`unico gas nel recipiente. Per qualsiasi pressione parziale, possiamo riscrivere l`equazione del gas ideale in modo che invece di usare la formula PV = nRT, abbiamo solo P a sinistra del segno di uguale. Per fare ciò, dividiamo entrambi i membri per V: PV / V = nRT / V. Le due V a sinistra si annullano a vicenda, lasciandoci con P = nRT/V. Possiamo quindi posizionare qualsiasi istanza di P sul lato destro dell`equazione della pressione parziale con un pedice: Ptotale =(nRT/V) 1 + (nRT/V) 2 + (nRT/V) 3 .. 
Ciascun atomo del primo gas, azoto (N2), ha un peso atomico di 14. Poiché l`azoto è biatomico (forma molecole biatomiche), dobbiamo moltiplicare 14 per 2 per calcolare che la concentrazione di azoto nel campione ha una massa molare di 28. Quindi dividiamo la massa, 10 g, per 28 e otteniamo il numero di moli, che arrotondiamo a 0,4 moli di azoto. Ogni atomo nel secondo gas, ossigeno (O2), ha un peso atomico di 16. Anche l`ossigeno è biatomico, quindi moltiplichiamo 16 per 2 e troviamo che l`ossigeno nel nostro esempio ha una massa molare di 32. Dividiamo 10 g per 32 e otteniamo circa 0,3 moli di ossigeno come risposta. Il terzo gas, l`anidride carbonica (CO2), ha 3 atomi: un atomo di carbonio con un peso atomico di 12 e due atomi di ossigeno, ciascuno con un peso atomico di 16. Sommiamo i tre pesi insieme: 12 + 16 + 16 = 44 è la massa molare. Dividiamo 10 g per 44 e otteniamo circa 0,2 moli di anidride carbonica come risposta. 
Per semplicità abbiamo omesso le unità dei valori. Queste unità verranno sfalsate l`una rispetto all`altra durante il calcolo, lasciando solo l`unità per la visualizzazione della pressione. 
Per la pressione parziale dell`azoto, moltiplichiamo 0,4 moli per la nostra costante 0,0821 e la temperatura di 310 gradi K, quindi dividiamo per 2 litri: 0,4 * 0,0821 * 310 / 2 = 5,09 atm. (circa). Per la pressione parziale dell`ossigeno, moltiplichiamo 0,3 moli per la costante 0,0821 e la nostra temperatura di 310 gradi K, dividendo sempre per 2 litri: 0,3 * 0,0821 * 310 / 2 = 3,82 atm. (circa). Per la pressione parziale dell`anidride carbonica, moltiplichiamo 0,2 moli per la costante di 0,0821 e la nostra temperatura di 310 gradi K, che dividiamo per 2 litri: 0,2 * 0,0821 * 310 / 2 = 2, 54 atm. (circa). Ora somma ogni pressione insieme per la pressione totale: Ptotale = 5,09 + 3,82 + 2,54 o 11,45 atm. (circa). 
0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol della miscela di gas. Questo semplifica ulteriormente l`equazione in: Ptotale = 0.9*0.0821*310/2. 
Ci sono 0,4 moli di azoto, quindi 0,4 / 0,9 = 0,44 (44 percento) del campione (circa). Ci sono 0,3 moli di ossigeno, quindi 0,3 / 0,9 = 0,33 (33 percento) del campione (circa). Ci sono 0,2 moli di anidride carbonica, quindi 0,2 / 0,9 = 0,22 (22 percento) del campione (circa). Sebbene le percentuali sopra stimate escano a 0,99, in realtà i decimali continuano a ripetersi, quindi la somma è in realtà una serie ripetuta di nove dopo il punto decimale. Per definizione, questo è lo stesso di 1, o 100 percento. 
Moltiplicare 0,44 * 11,45 = 5,04 atm. (circa). Moltiplicare 0,33 * 11,45 = 3,78 atm. (circa). Moltiplicare 0,22 * 11,45 = 2,52 atm. (circa).
Calcola la pressione parziale
Contenuto
In chimica, "pressione parziale" si riferisce alla pressione che qualsiasi gas in una miscela di gas esercita sul suo ambiente, come una borraccia Erlenmeyer, la bombola di ossigeno di un subacqueo o il confine dell`atmosfera. Puoi calcolare la pressione di ciascun gas in una miscela separatamente se sai quanto di quel gas è presente, quale volume occupa e qual è la sua temperatura. È quindi possibile sommare queste pressioni parziali insieme per la pressione totale della miscela di gas, oppure calcolare prima la pressione totale e quindi determinare la pressione parziale di ciascun gas.
Passi
Parte 1 di 3: Comprensione delle proprietà dei gas
1. Tratta qualsiasi gas come un gas "ideale". Un gas ideale in chimica è quello che interagisce con altri gas senza essere attratto dalle loro molecole. Le singole molecole possono colpirsi e rimbalzare l`una sull`altra come palle da biliardo, senza deformarsi in alcun modo.
- La pressione dei gas ideali aumenta quando vengono schiacciati in spazi più piccoli e diminuisce quando viene dato loro più spazio. Questa relazione è chiamata legge di Boyle, dal nome di Robert Boyle. La sua equazione è k = P x V, o più in generale, k = PV, dove k è la relazione costante, P è la pressione e V è il volume.
- La pressione può essere data in una qualsiasi delle possibili unità di misura. Una possibilità è il Pascal (Pa), definito come la forza di un Newton su un metro quadrato. Un altro è l`atmosfera (atm.), definita come la pressione dell`atmosfera al livello del mare. Una pressione di 1 atm. è pari a 101.325 Pa.
- La temperatura di un gas ideale aumenta o diminuisce con il volume del gas. Questa relazione è chiamata legge di Charles, dal nome di Jacques Charles. Matematicamente, lo scrivi come k = V / T, dove k è la relazione costante tra il volume e la temperatura, V è il volume e T è la temperatura.
- In questa equazione, la temperatura dei gas è espressa in gradi Kelvin, che possono essere convertiti aggiungendo 273 al numero di gradi Celsius.
- Queste due relazioni possono essere combinate in un`unica equazione: k = PV / T, che può anche essere scritta come PV = kT.
2. Definire le quantità in cui vengono misurati i gas. I gas hanno sia massa che volume. Il volume viene solitamente misurato in litri (l), ma esistono due tipi di massa.
3. Comprendere la legge della pressione parziale di Dalton. La legge di Dalton, come suggerisce il nome, è stata sviluppata dal chimico e fisico John Dalton, che è stato il primo a sviluppare l`idea che gli elementi chimici sono costituiti da atomi e afferma che la pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma di la pressione di ciascuno dei gas nella miscela.
Parte 2 di 3: Calcolo della pressione parziale e poi totale
1. Definisci l`equazione della pressione parziale per i gas con cui stai lavorando. Ai fini di questo calcolo, assumiamo che un matraccio Erlenmeyer da 2 litri contenga 3 gas: azoto (N2), ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2). Ogni gas pesa 10 g e la temperatura di ogni gas nel matraccio Erlenmeyer è di 37 gradi Celsius. Dobbiamo determinare la pressione parziale di ciascun gas e la pressione totale che la miscela di gas esercita sul pallone.
- La nostra equazione della pressione parziale diventa ora Ptotale = pazoto + Possigeno + Pdiossido di carbonio.
- Poiché stiamo cercando di determinare la pressione di ciascun gas, ne conosciamo il volume e la temperatura e possiamo calcolare quante moli di ciascun gas sono presenti in base alla sua massa, possiamo riscrivere questa equazione come segue: Ptotale =(nRT/V) azoto + (nRT/V) ossigeno + (nRT/V) diossido di carbonio
2. Converti la temperatura in gradi Kelvin. La temperatura è di 37 gradi Celsius, quindi aggiungiamo 273 e otteniamo 310 gradi K.
3. Determinare il numero di moli di ciascun gas presente nel campione. Il numero di moli di un gas è la massa di quel gas divisa per la sua massa molare, la somma della massa atomica di ciascun atomo nella sua composizione.
4. Compila i valori per le moli, il volume e la temperatura nell`equazione. La nostra equazione ora si presenta così: Ptotale=(0,4 * R * 310 / 2)azoto+(0,3*R*310/2)ossigeno+(0,2 * R * 310 / 2)diossido di carbonio.
5. Immettere il valore per la costante R. Riporteremo le pressioni parziali e totali in atmosfera, quindi utilizzeremo il valore per R di 0,0821 L atm/K mol. Inserisci questo valore nell`equazione e otteniamo la risposta: Ptotale dà=(0,4 * 0,0821 * 310 / 2)azoto+(0,3*0,0821*310/2)ossigeno+(0,2 * 0,0821 * 310 / 2)diossido di carbonio.
6. Calcolare la pressione parziale per ogni gas. Ora che abbiamo i valori, è il momento di fare i calcoli matematici.
Parte 3 di 3: Calcolo della pressione totale e parziale
1. Definire l`equazione della pressione parziale come prima. Di nuovo, assumiamo un matraccio Erlenmeyer da 2 litri con 3 gas: azoto (N2), ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2). Ci sono 10 g di ogni gas e la temperatura di ogni gas nel pallone è di 37 gradi Celsius.
- La temperatura Kelvin è ancora di circa 310 gradi e, come prima, abbiamo circa 0,4 moli di azoto, 0,3 moli di ossigeno e 0,2 moli di anidride carbonica.
- Allo stesso modo, registreremo nuovamente la pressione nell`atmosfera, quindi utilizzando 0,0821 L atm/K mol come valore per la costante R.
- Quindi l`equazione della pressione parziale sembra ancora la stessa a questo punto: Ptotale=(0,4 * 0,0821 * 310 / 2)azoto+(0,3*0,0821*310/2)ossigeno+(0,2 * 0,0821 * 310 / 2)diossido di carbonio.
2. Sommare le moli di ciascun gas nel campione per determinare le moli totali nella miscela di gas. Poiché il volume e la temperatura sono gli stessi per ogni campione nel gas, senza contare che ogni valore molare è moltiplicato per la stessa costante, possiamo usare la proprietà distributiva della matematica per riscrivere l`equazione come Ptotale = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310 / 2.
3. Determinare la pressione totale della miscela di gas. 0,9 * 0,0821 * 310 / 2 = 11,45 moli (circa).
4. Determina quanto ciascun gas costituisce dalla miscela di gas totale. Puoi farlo dividendo il numero totale di moli per il numero di moli di ciascun gas.
5. Moltiplicare la quantità proporzionale di ciascun gas per la pressione totale per determinare la pressione parziale.
Consigli
- Noterai sostanzialmente una piccola differenza nei valori che vanno dalla pressione parziale e poi alla determinazione della pressione totale, rispetto a determinare prima la pressione totale e poi la pressione parziale. Tieni presente che i valori indicati sono approssimazioni, per via dell`arrotondamento a 1 o 2 decimali (quindi sono più facili da capire. Se esegui tu stesso i calcoli con una calcolatrice senza arrotondare, noterai una differenza minore tra i due metodi o nessuna differenza.
Avvertenze
- La conoscenza delle pressioni parziali dei gas può essere vita o morte per i subacquei. Una pressione parziale troppo bassa dell`ossigeno può causare perdita di coscienza o morte, mentre una pressione parziale troppo alta sia dell`azoto che dell`ossigeno può anche essere tossica.
Necessità
- Calcolatrice
- Libro di riferimento sui pesi atomici/masse molari
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