MəZmun

• Addımlar
• Metod 1 /3: Clapeyron-Clausius tənliyindən istifadə
• Metod 2 3: məhlullarda buxar təzyiqinin hesablanması
• Metod 3 /3: Xüsusi hallarda buxar təzyiqinin hesablanması
• İpuçları

Günəşin altında bir neçə saat su şüşəsi buraxıb açanda “hıçqırıq” səsi eşitmisinizmi? Bu səs buxar təzyiqindən qaynaqlanır. Kimyada, buxar təzyiqi, hermetik olaraq möhürlənmiş bir qabda buxarlanan bir mayenin buxarının göstərdiyi təzyiqdir. Verilən bir temperaturda buxar təzyiqini tapmaq üçün Clapeyron-Clausius tənliyindən istifadə edin: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Addımlar

Metod 1 /3: Clapeyron-Clausius tənliyindən istifadə

1. 1 Zamanla dəyişdikcə buxar təzyiqini hesablamaq üçün istifadə olunan Clapeyron-Clausius tənliyini yazın. Bu formula bir çox fiziki və kimyəvi problem üçün istifadə edilə bilər. Tənlik belə görünür: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), harada:
   • ΔH_vap Mayenin buxarlanmasının entalpiyasıdır. Adətən kimya dərsliklərində bir cədvəldə tapıla bilər.
   • R - 8.314 J / (K × mol) bərabər qaz sabitidir
   • T1 ilkin temperaturdur (buxar təzyiqinin bilindiyi).
   • T2 son temperaturdur (buxar təzyiqinin bilinmədiyi).
   • P1 və P2 - müvafiq olaraq T1 və T2 temperaturlarında buxar təzyiqi.
2. 2 Sizə verilən kəmiyyətlərin dəyərlərini Clapeyron-Clausius tənliyi ilə əvəz edin. Çox problem iki temperatur və bir təzyiq dəyəri və ya iki təzyiq və bir temperatur dəyəri verir.
   • Məsələn, bir gəmidə 295 K temperaturda maye var və buxar təzyiqi 1 atmosferdir (1 atm). 393 K-də buxar təzyiqini tapın. Burada iki temperatur və bir təzyiq verilir, buna görə Clapeyron-Clausius tənliyini istifadə edərək fərqli bir təzyiq tapa bilərsiniz. Düsturda sizə verilən dəyərləri əvəz edərək əldə edəcəksiniz: ln (1 / P2) = (ΔH_vap/R) ((1/393) - (1/295)).
   • Diqqət yetirin ki, Clapeyron-Clausius tənliyində temperatur həmişə kelvinlə, təzyiq isə hər hansı bir ölçü vahidində ölçülür (lakin P1 və P2 üçün eyni olmalıdır).
3. 3 Sabitləri əvəz edin. Clapeyron-Clausius tənliyi iki sabitdən ibarətdir: R və ΔH_vap... R həmişə 8.314 J / (K × mol) təşkil edir. ΔH dəyəri_vap (buxarlanma entalpiyası) buxar təzyiqini tapmağa çalışdığınız maddədən asılıdır; Bu sabit adətən kimya dərsliklərində və ya veb saytlarda (məsələn, burada) bir cədvəldə tapıla bilər.
   • Misalımızda deyək ki, gəmidə su var. ΔH_vap su 40,65 kJ / mol və ya 40650 J / mol -a bərabərdir.
   • Sabitləri düstura qoşun və alın: ln (1/P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Cəbri əməliyyatlardan istifadə edərək tənliyi həll edin.
   • Misalımızda bilinməyən dəyişən natural logarifma (ln) işarəsi altındadır. Təbii logarifmadan qurtulmaq üçün tənliyin hər iki tərəfini riyazi sabit "e" gücünə çevirin. Başqa sözlə, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • İndi tənliyi həll edin:
   • 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. Hermetik olaraq möhürlənmiş bir qabda temperaturun 100 dərəcə qaldırılması buxarlanmanı artıracaq və buxar təzyiqini əhəmiyyətli dərəcədə artıracaq.

Metod 2 3: məhlullarda buxar təzyiqinin hesablanması

1. 1 Raoult qanunu yazın. Real həyatda saf mayelər nadir hallarda olur; tez -tez həll yolları ilə məşğul oluruq. "Solvent" adlanan müəyyən bir kimyəvi maddənin daha böyük bir miqdarına "həlledici" adlanan başqa bir kimyəvi maddənin əlavə edilməsi ilə həll edilir. Çözüm halında, Raoult qanunu istifadə edin:P_həll = P_həllediciX_həlledici, harada:
   • P_həll Solüsyonun buxar təzyiqi.
   • P_həlledici Solventin buxar təzyiqi.
   • X_həlledici - həlledicinin mol hissəsi.
   • Mol fraksiyasının nə olduğunu bilmirsinizsə, oxuyun.
2. 2 Hansı maddənin həlledici, hansının həlledici olacağını müəyyənləşdirin. Xatırladaq ki, bir həll bir həlledicidə həll olunan bir maddədir və bir həlledici bir həll olanı həll edən bir maddədir.
   • Bir şərbət nümunəsinə baxaq. Bir şərbət əldə etmək üçün şəkərin bir hissəsi suyun bir hissəsində həll edildiyinə görə şəkər bir həlledicidir və su da həlledicidir.
   • Saxaroza (adi şəkər) üçün kimyəvi formulun C olduğunu unutmayın₁₂H₂₂O₁₁... Gələcəkdə buna ehtiyacımız olacaq.
3. 3 Solüsyonun temperaturunu tapın, çünki buxar təzyiqinə təsir edəcək. Temperatur nə qədər yüksəkdirsə, buxar təzyiqi də o qədər yüksəkdir, çünki temperatur artdıqca buxarlanma da artır.
   • Misalımızda, şərbət temperaturunun 298 K (təxminən 25 ° C) olduğunu söyləyək.
4. 4 Solventin buxar təzyiqini tapın. Bir çox ümumi kimyəvi maddələr üçün buxar təzyiqi dəyərləri kimya kitablarında verilmişdir, lakin bunlar ümumiyyətlə 25 ° C / 298 K temperaturda və ya qaynama nöqtələrində verilir. Problemdə sizə belə bir temperatur verilirsə, istinad kitablarından dəyərləri istifadə edin; əks halda, maddənin müəyyən bir temperaturunda buxar təzyiqini hesablamalısınız.
   • Bunu etmək üçün P1 və T1 yerinə buxar təzyiqini və 298 K (25 ° C) temperaturu əvəz edərək Clapeyron-Clausius tənliyindən istifadə edin.
   • Bizim nümunəmizdə, məhlulun temperaturu 25 ° C -dir, buna görə istinad cədvəllərindən istifadə edin - 25 ° C -də suyun buxar təzyiqi 23,8 mmHg -dir.
5. 5 Solventin mol hissəsini tapın. Bunu etmək üçün, maddənin mol sayının həlldəki bütün maddələrin mol sayına nisbətini tapın. Başqa sözlə, hər bir maddənin mol payı (maddənin mol sayı) / (bütün maddələrin mollarının ümumi sayıdır).
   • Tutaq ki, şərbət hazırlamaq üçün 1 litr su və 1 litr saxaroza (şəkər) istifadə etdiniz. Bu vəziyyətdə, hər bir maddənin mol sayını tapmaq lazımdır. Bunu etmək üçün hər maddənin kütləsini tapmalı və sonra mol əldə etmək üçün bu maddələrin molar kütlələrindən istifadə etməlisiniz.
   • 1 litr suyun çəkisi = 1000 q
   • 1 litr şəkərin çəkisi = 1056.7 q
   • Mol (su): 1000 g × 1 mol / 18.015 g = 55.51 mol
   • Mole (saxaroza): 1056.7 g × 1 mol / 342.2965 g = 3.08 mol (unutmayın ki, saxarozanın molar kütləsini C kimyəvi formulundan tapa bilərsiniz.₁₂H₂₂O₁₁).
   • Ümumi mol sayı: 55.51 + 3.08 = 58.59 mol
   • Suyun mol payı: 55.51 / 58.59 = 0.947.
6. 6 İndi məlumatları və kəmiyyətlərin tapılan dəyərlərini bu hissənin əvvəlində verilən Raoult tənliyinə qoşun (P_həll = P_həllediciX_həlledici).
   • Bizim nümunədə:
   • P_həll = (23.8 mmHg) (0.947)
   • P_həll = 22.54 mmHg İncəsənət. Az miqdarda şəkər çox miqdarda suda həll edildiyindən (mollarla ölçülürsə, onların miqdarı litrlə eynidır), bu səbəbdən buxar təzyiqi bir qədər azalacaq.

Metod 3 /3: Xüsusi hallarda buxar təzyiqinin hesablanması

1. 1 Standart şərtlərin tərifi. Çox vaxt kimyada temperatur və təzyiq dəyərləri bir növ "standart" dəyər olaraq istifadə olunur. Bu dəyərlərə standart temperatur və təzyiq (və ya standart şərtlər) deyilir. Buxar təzyiqi problemlərində standart şərtlər tez -tez xatırlanır, buna görə standart dəyərləri xatırlamaq daha yaxşıdır:
   • İstilik: 273.15 K / 0˚C / 32 F
   • Təzyiq: 760 mmHg / 1 atm / 101.325 kPa
2. 2 Digər dəyişənləri tapmaq üçün Clapeyron-Clausius tənliyini yenidən yazın. Bu maddənin birinci hissəsi təmiz maddələrin buxar təzyiqlərinin necə hesablanacağını göstərdi. Ancaq bütün problemlər P1 və ya P2 təzyiqinin tapılmasını tələb etmir; bir çox problemlərdə temperaturu və ya ΔH dəyərini hesablamaq lazımdır_vap... Belə hallarda, tənliyin bir tərəfində naməlum olanı təcrid edərək Clapeyron-Clausius tənliyini yenidən yazın.
   • Məsələn, buxar təzyiqi 273 K -da 25 Torr və 325 K -də 150 ​​Torr olan naməlum bir maye verilərkən bu mayenin buxarlanmasının entalpiyasını tapmaq lazımdır (yəni ΔH_vap). Bu problemin həlli:
   • 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 İndi verilən dəyərləri sizin üçün əvəz edin:
   • 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 Permatın buxar təzyiqini düşünün. Bu maddənin ikinci hissəsindəki nümunəmizdə həll olunan maddə - şəkər buxarlanmır, ancaq həll olunan maddə buxar çıxarsa (buxarlanırsa), buxar təzyiqi nəzərə alınmalıdır. Bunu etmək üçün Raoult tənliyinin dəyişdirilmiş formasından istifadə edin: P_həll = Σ (S._maddəX_maddə), burada Σ (sigma) simvolu, həlli təşkil edən bütün maddələrin buxar təzyiqlərinin dəyərlərinin əlavə edilməsinin lazım olduğunu bildirir.
   • Məsələn, iki kimyəvi maddədən hazırlanan bir həllini nəzərdən keçirək: benzol və toluol. Solüsyonun ümumi həcmi 120 mililitr (ml); 60 ml benzol və 60 ml toluol.Solüsyonun temperaturu 25 ° C, 25 ° C -də isə buxar təzyiqi 95.1 mm Hg -dir. benzol və 28.4 mm Hg üçün. toluol üçün. Solüsyonun buxar təzyiqini hesablamaq lazımdır. Maddələrin sıxlığını, molekulyar ağırlıqlarını və buxar təzyiqi dəyərlərini istifadə edərək bunu edə bilərik:
   • Ağırlıq (benzol): 60 ml = 0.06 l × 876.50 kq / 1000 l = 0.053 kq = 53 q
   • Kütlə (toluol): 0.06 L × 866.90 kq / 1000 L = 0.052 kq = 52 q
   • Mol (benzol): 53 g × 1 mol / 78.11 g = 0.679 mol
   • Mol (toluol): 52 g × 1 mol / 92,14 g = 0,564 mol
   • Ümumi mol sayı: 0.679 + 0.564 = 1.243
   • Mol fraksiyası (benzol): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • Mole fraksiyası (toluol): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Həll yolu: P._həll = P_benzolX_benzol + P_toluolX_toluol
   • P_həll = (95.1 mmHg) (0.546) + (28.4 mmHg) (0.454)
   • P_həll = 51.92 mm civə sütunu. İncəsənət. + 12.89 mm civə sütunu. İncəsənət. = 64.81 mmHg İncəsənət.

İpuçları

• Clapeyron Clausius tənliyini istifadə etmək üçün temperatur Kelvin dərəcələrində (K işarəsi ilə) göstərilməlidir. İstiliyiniz Selsi ilə verilirsə, onu aşağıdakı düsturdan istifadə edərək çevirməlisiniz: T_k = 273 + T_c
• Yuxarıdakı üsul işləyir, çünki enerji istilik miqdarı ilə düz mütənasibdir. Mayenin temperaturu buxar təzyiqinə təsir edən yeganə ekoloji faktordur.