Tarkib

• Qadamlar
• 3-usul 1: Klapeyron-Klauziy tenglamasidan foydalanish
• 3 -usul 2: Eritmalardagi bug 'bosimini hisoblash
• 3 -dan 3 -usul: Maxsus holatlarda bug 'bosimini hisoblash
• Maslahatlar

Hech qachon bir shisha suvni kuydiruvchi quyosh ostida bir necha soat qoldirib, ochganingizda "shivirlash" ovozini eshitganmisiz? Bu tovush bug 'bosimidan kelib chiqadi. Kimyoda bug 'bosimi - bu germetik yopiq idishda bug'lanib ketadigan suyuqlik bug'ining bosimi. Berilgan haroratda bug 'bosimini topish uchun Clapeyron-Clausius tenglamasidan foydalaning: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - [1 / T1)).

Qadamlar

3-usul 1: Klapeyron-Klauziy tenglamasidan foydalanish

1. 1 Vaqt o'tishi bilan bug 'bosimini hisoblash uchun ishlatiladigan Clapeyron-Clausius tenglamasini yozing. Ushbu formuladan ko'pgina fizik va kimyoviy muammolar uchun foydalanish mumkin. Tenglama quyidagicha ko'rinadi: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - [1 / T1)), bu erda:
   • ΔH_vap Suyuqlik bug'lanishining entalpiyasi. Odatda uni kimyo darsliklari jadvalidan topish mumkin.
   • R - 8,314 J / (K × mol) ga teng gaz konstantasi
   • T1 - bu boshlang'ich harorat (bug 'bosimi ma'lum).
   • T2 - oxirgi harorat (bug 'bosimi noma'lum).
   • P1 va P2 - mos ravishda T1 va T2 haroratlarida bug 'bosimi.
2. 2 Sizga berilgan miqdorlarning qiymatlarini Klapeyron-Klauziy tenglamasiga almashtiring. Ko'pgina muammolar ikkita harorat va bosim qiymatini yoki ikkita bosim qiymati va harorat qiymatini beradi.
   • Masalan, idishda 295 K haroratda suyuqlik bor va uning bug 'bosimi 1 atmosfera (1 atm) dir. Bug 'bosimini 393 K da toping. Bu erda sizga ikkita harorat va bosim berilgan, shuning uchun siz Clapeyron-Clausius tenglamasi yordamida boshqa bosimni topishingiz mumkin. Formulada berilgan qiymatlarni almashtirib, siz quyidagilarni olasiz: ln (1 / P2) = (ΔH_vap/R) ((1/393) - [1/295]).
   • E'tibor bering, Klapeyron-Klausius tenglamasida harorat har doim kelvin bilan o'lchanadi va har qanday o'lchov birligida bosim o'lchanadi (lekin ular P1 va P2 uchun bir xil bo'lishi kerak).
3. 3 Turg'unlarni almashtiring. Klapeyron-Klauziy tenglamasi ikkita sobitni o'z ichiga oladi: R va ΔH_vap... R har doim 8.314 J / (K × mol). ΔH qiymati_vap (bug'lanish entalpiyasi) bug 'bosimi siz topmoqchi bo'lgan moddaga bog'liq; bu doimiyni odatda kimyo darsliklari jadvallarida yoki veb -saytlarda topish mumkin (masalan, bu erda).
   • Bizning misolimizda aytaylik, idishda suv bor. ΔH_vap suv 40,65 kJ / molga teng yoki 40650 J / molga teng.
   • Ruxsat etilganlarni formulaga ulang va oling: ln (1/P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Algebraik amallar yordamida tenglamani yeching.
   • Bizning misolimizda noma'lum o'zgaruvchi natural logarifma (ln) belgisi ostida joylashgan. Tabiiy logarifmadan qutulish uchun tenglamaning ikkala tomonini matematik "e" doimiyining kuchiga aylantiring. Boshqa so'z bilan, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Endi tenglamani eching:
   • 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. Bu mantiqan, chunki germetik yopiq idishda haroratni 100 darajaga ko'tarish bug'lanishni oshiradi, bu esa bug 'bosimini sezilarli darajada oshiradi.

3 -usul 2: Eritmalardagi bug 'bosimini hisoblash

1. 1 Raul qonunini yozing. Haqiqiy hayotda toza suyuqliklar kam uchraydi; biz ko'pincha echimlar bilan shug'ullanamiz. Eritma "erituvchi" deb nomlanuvchi ma'lum bir kimyoviy moddaning katta miqdorini "hal qiluvchi" deb nomlangan boshqa kimyoviy moddaga qo'shib olinadi. Agar echim topilsa, Raul qonunidan foydalaning:P._yechim = P._{hal qiluvchi}X_{hal qiluvchi}, bu erda:
   • P._yechim Eritmaning bug 'bosimi.
   • P._{hal qiluvchi} Bu erituvchining bug 'bosimi.
   • X_{hal qiluvchi} - erituvchining mol ulushi.
   • Agar mol fraktsiyasi nima ekanligini bilmasangiz, o'qing.
2. 2 Qaysi modda hal qiluvchi va qaysi erituvchi bo'lishini aniqlang. Eslatib o'tamiz, erigan modda - bu erituvchida eriydigan, hal qiluvchi - bu erigan moddani.
   • Bir sirop misolini ko'rib chiqing. Sirop olish uchun shakarning bir qismi suvning bir qismida eriydi, shuning uchun shakar erigan, suv esa hal qiluvchi.
   • E'tibor bering, saxaroza (oddiy shakar) ning kimyoviy formulasi C dir₁₂H₂₂O₁₁... Bizga kelajakda kerak bo'ladi.
3. 3 Eritmaning haroratini toping, chunki bu uning bug 'bosimiga ta'sir qiladi. Harorat qancha yuqori bo'lsa, bug 'bosimi shuncha yuqori bo'ladi, chunki harorat oshishi bilan bug'lanish kuchayadi.
   • Bizning misolimizda aytaylik, siropning harorati 298 K (taxminan 25 ° C).
4. 4 Erituvchining bug 'bosimini toping. Kimyoviy qo'llanmalarda ko'p uchraydigan kimyoviy moddalar uchun bug 'bosimi qiymatlari berilgan, lekin ular odatda 25 ° C / 298 K haroratda yoki ularning qaynash nuqtalarida berilgan. Agar masalada sizga shunday harorat berilgan bo'lsa, ma'lumotnomalardagi qiymatlardan foydalaning; aks holda, moddaning ma'lum bir haroratida bug 'bosimini hisoblashingiz kerak.
   • Buning uchun P1 va T1 o'rniga bug 'bosimi va harorati 298 K (25 ° C) bo'lgan Clapeyron-Clausius tenglamasidan foydalaning.
   • Bizning misolimizda eritmaning harorati 25 ° C, shuning uchun mos yozuvlar jadvallaridagi qiymatdan foydalaning - 25 ° C da suvning bug 'bosimi 23,8 mm simob ustuni.
5. 5 Erituvchining mol ulushini toping. Buning uchun moddaning mollar sonining eritmadagi barcha moddalarning mol soniga nisbatini toping. Boshqacha aytganda, har bir moddaning mol ulushi (moddaning mol soni) / (barcha moddalarning mollarning umumiy soni).
   • Aytaylik, siz sirop tayyorlash uchun 1 litr suv va 1 litr saxaroza ishlatgansiz. Bunday holda, har bir moddaning mol sonini topish kerak. Buning uchun har bir moddaning massasini topib, keyin mollarni olish uchun bu moddalarning molyar massalarini ishlatishingiz kerak.
   • 1 litr suvning og'irligi = 1000 g
   • 1 litr shakar og'irligi = 1056,7 g
   • Mol (suv): 1000 g × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol
   • Mol (saxaroza): 1056,7 g × 1 mol / 342,2965 g = 3,08 mol (esda tutingki, saxarozaning molyar massasini uning kimyoviy kimyoviy formulasidan topishingiz mumkin.₁₂H₂₂O₁₁).
   • Mollarning umumiy soni: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol
   • Suvning mol ulushi: 55.51 / 58.59 = 0.947.
6. 6 Endi ma'lumotlar va miqdorlarning topilgan qiymatlarini ushbu bo'lim boshida berilgan Raoult tenglamasiga ulang (P._yechim = P._{hal qiluvchi}X_{hal qiluvchi}).
   • Bizning misolimizda:
   • P._yechim = (23,8 mm simob ustuni) (0,947)
   • P._yechim = 22,54 mm simob ustuni San'at Bu mantiqiy, chunki oz miqdordagi shakar ko'p miqdorda suvda eriydi (mol bilan o'lchanadigan bo'lsa, ularning miqdori litrda bir xil), shuning uchun bug 'bosimi biroz pasayadi.

3 -dan 3 -usul: Maxsus holatlarda bug 'bosimini hisoblash

1. 1 Standart shartlarning ta'rifi. Ko'pincha kimyo fanida harorat va bosim qiymatlari o'ziga xos "standart" qiymat sifatida ishlatiladi. Bu qiymatlarga standart harorat va bosim (yoki standart shartlar) deyiladi. Bug 'bosimi bilan bog'liq muammolarda odatda standart shartlar tilga olinadi, shuning uchun standart qiymatlarni eslab qolish yaxshiroqdir:
   • Harorat: 273.15 K / 0˚C / 32 F
   • Bosim: 760 mm simob ustuni / 1 atm / 101,325 kPa
2. 2 Boshqa o'zgaruvchilarni topish uchun Clapeyron-Clausius tenglamasini qayta yozing. Ushbu maqolaning birinchi bo'limida sof moddalarning bug 'bosimini qanday hisoblash mumkinligi ko'rsatilgan. Biroq, barcha muammolar P1 yoki P2 bosimini topishni talab qilmaydi; ko'p muammolarda haroratni yoki DH qiymatini hisoblash kerak_vap... Bunday hollarda, tenglamaning bir tomonida noma'lumlarni ajratib, Clapeyron-Clausius tenglamasini qayta yozing.
   • Masalan, bug 'bosimi 273 K da 25 Torr va 325 K da 150 Torr bo'lgan noma'lum suyuqlik berilganida, bu suyuqlikning bug'lanish entalpiasini topish kerak (ya'ni, DH)._vap). Bu muammoning echimi:
   • 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)) = DH_vap Endi berilgan qiymatlarni siz bilan almashtiring:
   • 8.314 J / (K × mol) × (-1.79) / (- 0.00059) = DH_vap
   • 8.314 J / (K × mol) × 3033.90 = DH_vap = 25223,83 J / mol
3. 3 O'tkazgichning bug 'bosimini ko'rib chiqing. Bizning maqolamizning ikkinchi bo'limidan olingan misolda, erigan modda - shakar bug'lanmaydi, lekin agar erigan bug 'chiqarsa (bug'lanadi), bug' bosimini hisobga olish kerak. Buning uchun Raul tenglamasining o'zgartirilgan shaklidan foydalaning: P_yechim = Σ (P._moddaX_modda), bu erda s (sigma) belgisi eritmani tashkil etuvchi barcha moddalarning bug 'bosimining qiymatlarini qo'shish kerakligini bildiradi.
   • Masalan, ikkita kimyoviy: benzol va toluoldan tayyorlangan eritmani ko'rib chiqaylik. Eritmaning umumiy hajmi 120 millilitr (ml); 60 ml benzol va 60 ml toluol.Eritma harorati 25 ° C, 25 ° C da bug 'bosimi 95,1 mm simob ustuni. benzol va 28,4 mm Hg uchun. toluen uchun. Eritmaning bug 'bosimini hisoblash kerak. Biz buni moddalarning zichligi, ularning molekulyar og'irligi va bug 'bosimi qiymatlari yordamida amalga oshirishimiz mumkin:
   • Og'irligi (benzol): 60 ml = 0,06 l × 876,50 kg / 1000 l = 0,053 kg = 53 g
   • Massa (toluol): 0,06 L × 866,90 kg / 1000 L = 0,052 kg = 52 g
   • Mol (benzol): 53 g × 1 mol / 78,11 g = 0,679 mol
   • Mol (toluol): 52 g × 1 mol / 92,14 g = 0,564 mol
   • Mollarning umumiy soni: 0,679 + 0,564 = 1,243
   • Mol fraktsiyasi (benzol): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • Mol fraktsiyasi (toluol): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Yechim: P._yechim = P._benzolX_benzol + P._toluenX_toluen
   • P._yechim = (95,1 mm simob ustuni) (0,546) + (28,4 mm simob ustuni) (0,454)
   • P._yechim = 51.92 mm Hg. San'at + 12,89 mm Hg. San'at = 64,81 mm simob ustuni San'at

Maslahatlar

• Clapeyron Clausius tenglamasidan foydalanish uchun harorat Kelvin darajasida ko'rsatilishi kerak (K bilan belgilanadi). Agar harorat Selsiy bo'yicha berilgan bo'lsa, uni quyidagi formuladan foydalanib aylantirish kerak. T_k = 273 + T_v
• Yuqoridagi usul ishlaydi, chunki energiya issiqlik miqdoriga to'g'ridan to'g'ri proportsionaldir. Suyuqlikning harorati bug 'bosimiga ta'sir qiluvchi yagona ekologik omil hisoblanadi.