En gass er en sakstilstand uten definert form eller volum. gasser har sin egen unike oppførsel avhengig av en rekke variabler, for eksempel temperatur, trykk og volum. Mens hver gass er forskjellig, virker alle gasser i en lignende sak. Denne studieguiden belyser konseptene og lovene som omhandler kjemien til gasser.
Trykket er a mål på mengden kraft per arealenhet. Trykket til en gass er mengden kraft gassen utøver på en overflate innenfor dens volum. Gasser med høyt trykk utøver mer kraft enn gass med lavt trykk.
De SI trykkenhet er pascal (Symbol Pa). Pascal er lik kraften på 1 Newton per kvadratmeter. Denne enheten er ikke veldig nyttig når du arbeider med gasser under virkelige forhold, men det er en standard som kan måles og reproduseres. Mange andre trykkenheter har utviklet seg over tid, hovedsakelig omhandler gassen vi er mest kjent med: luft. Problemet med luft, trykket er ikke konstant. Lufttrykket avhenger av høyden over havet og mange andre faktorer. Mange trykkenheter var opprinnelig basert på et gjennomsnittlig lufttrykk ved havoverflaten, men har blitt standardiserte.
Temperatur er en egenskap av materie relatert til mengden energi til komponentpartiklene.
Flere temperaturskalaer er utviklet for å måle denne energimengden, men SI-standardskalaen er Kelvin temperaturskala. To andre vanlige temperaturskalaer er Fahrenheit (° F) og Celsius (° C) skalaer.
De Kelvin skala er en absolutt temperaturskala og brukes i nesten alle gassberegninger. Det er viktig når du arbeider med gassproblemer for å konvertere temperaturavlesningene til Kelvin.
Konverteringsformler mellom temperaturskalaer:
K = ° C + 273,15
° C = 5/9 (° F - 32)
° F = 9/5 ° C + 32
STP betyr standard temperatur og press. Den refererer til forholdene ved en trykkatmosfære ved 273 K (0 ° C). STP brukes ofte i beregninger som er involvert med tettheten av gasser eller i andre tilfeller standardtilstandsbetingelser.
Ved STP vil en mol av en ideell gass oppta et volum på 22,4 l.
Daltons lov angir at det totale trykket for en blanding av gasser er lik summen av alle individuelle trykk på komponentgassene alene.
PTotal = PGass 1 + PGass 2 + PGass 3 + ...
Det individuelle trykket til komponentgassen er kjent som deltrykk av gassen. Partielt trykk beregnes med formelen
PJeg = XJegPTotal
hvor
PJeg = deltrykk av den enkelte gass
PTotal = totalt trykk
XJeg = molfraksjon av den enkelte gass
Molfraksjonen, XJegberegnes ved å dele antall mol av den enkelte gass med det totale antall mol av den blandede gassen.
Avogadros lov oppgir volumet til en gass er direkte proporsjonal med antall føflekker av gass når trykk og temperatur forblir konstant. I utgangspunktet: Gass har volum. Tilsett mer gass, gass tar mer volum hvis trykk og temperatur ikke endrer seg.
V = kn
hvor
V = volum k = konstant n = antall mol
Avogadros lov kan også uttrykkes som
VJeg/ nJeg = Vf/ nf
hvor
VJeg og Vf er innledende og endelige volum
nJeg og nf er det første og siste antall føflekker
Boyles gasslov angir volumet av en gass er omvendt proporsjonalt med trykket når temperaturen holdes konstant.
P = k / V
hvor
P = trykk
k = konstant
V = volum
Boyle lov kan også uttrykkes som
PJegVJeg = PfVf
hvor PJeg og Pf er det innledende og siste trykk VJeg og Vf er det første og siste trykk
Når volumet øker, reduseres trykket eller når volumet synker, vil trykket øke.
Charles 'gasslov angir volumet av en gass er proporsjonal med dens absolutte temperatur når trykket holdes konstant.
V = kT
hvor
V = volum
k = konstant
T = absolutt temperatur
Charles 'lov kan også uttrykkes som
VJeg/ TJeg = Vf/ TJeg
hvor VJeg og Vf er de første og siste volumene
TJeg og Tf er de første og siste absolutte temperaturene
Hvis trykket holdes konstant og temperaturen øker, vil volumet av gassen øke. Når gassen avkjøles, vil volumet avta.
Fyr-Lussacs gasslov angir at gassens trykk er proporsjonalt med dens absolutte temperatur når volumet holdes konstant.
P = kT
hvor
P = trykk
k = konstant
T = absolutt temperatur
Guy-Lussacs lov kan også uttrykkes som
PJeg/ TJeg = Pf/ TJeg
hvor PJeg og Pf er det første og siste trykk
TJeg og Tf er de første og siste absolutte temperaturene
Hvis temperaturen øker, øker trykket på gassen hvis volumet holdes konstant. Når gassen avkjøles, vil trykket synke.
Den ideelle gassloven, også kjent som den kombinerte gassloven, er en kombinasjon av alle variabler i de forrige gasslovene. De ideell gasslov uttrykkes med formelen
PV = nRT
hvor
P = trykk
V = volum
n = antall mol gass
R = ideell gasskonstant
T = absolutt temperatur
Verdien på R avhenger av enhetene for trykk, volum og temperatur.
R = 0,0821 liter · atm / mol · K (P = atm, V = L og T = K)
R = 8,3145 J / mol · K (Trykk x Volum er energi, T = K)
R = 8,2057 moh3· Atm / mol · K (P = atm, V = kubikkmeter og T = K)
R = 62,3637 L · Torr / mol · K eller L · mmHg / mol · K (P = torr eller mmHg, V = L og T = K)
Den ideelle gassloven fungerer bra for gasser under normale forhold. Ugunstige forhold inkluderer høyt trykk og veldig lave temperaturer.
Den ideelle gassloven er en god tilnærming for oppførsel av reelle gasser. Verdiene som er forutsagt av den ideelle gassloven er typisk innenfor 5% av målte virkelige verdier. Den ideelle gassloven svikter når trykket på gassen er veldig høyt eller temperaturen er veldig lav. Van der Waals-ligningen inneholder to modifikasjoner av den ideelle gassloven og brukes til nærmere å forutsi oppførselen til reelle gasser.
Van der Waals-ligningen er
(P + an2/ V2) (V - nb) = nRT
hvor
P = trykk
V = volum
a = trykkrettingskonstant som er unik for gassen
b = volumkorreksjonskonstant som er unik for gassen
n = antall mol gass
T = absolutt temperatur
Van der Waals-ligningen inkluderer et trykk og volumkorreksjon for å ta hensyn til interaksjonene mellom molekyler. I motsetning til ideelle gasser har de individuelle partiklene av en ekte gass interaksjoner med hverandre og har et bestemt volum. Siden hver gass er forskjellig, har hver gass sine egne korreksjoner eller verdier for a og b i van der Waals-ligningen.