Садржај

• Кораци
• Савет

Да ли сте икада оставили флашу воде на сунцу неколико сати, а затим отворили поклопац и зачули мали „поп“? Овај звук је због притисак паре у боци узрока. У хемији, притисак паре је притисак који делује на зид затворене посуде док течност у посуди испарава (претвара се у гас). Да бисте пронашли притисак паре на познатој температури, користите Цлаусиус-Цлапеирон једначину: лн (П1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1 / Т2) - (1 / Т1)).

Кораци

Метод 1 од 3: Користите Цлаусиус-Цлапеирон једначину

1. 

   Напиши Клаусије-Клапејронову једначину. Када се разматра промена притиска паре током времена, формула за израчунавање притиска паре је једначина Цлаусиус-Цлапеирон (названа по физичарима Рудолфу Цлаусиусу и Беноиту Паулу Емилеу Цлапеирону). Ово је уобичајена формула за решавање уобичајених проблема са притиском паре у физици и хемији. Формула је написана на следећи начин: лн (П1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1 / Т2) - (1 / Т1)). У овој формули променљиве представљају:
   • ΔХ_вап: Енталпија испаравања течности. Ова вредност се може наћи у табели на крају уџбеника хемије.
   • Р: Идеална гасна константа и једнака 8.314 Ј / (К × Мол).
   • Т1: Температура на којој је познат притисак паре (почетна температура).
   • Т2: Температура на којој је потребан притисак паре (коначна температура).
   • П1 и П2: Одговарајући притисак паре на температурама Т1 и Т2.

2. 

   
   
   Замените познате вредности променљивим. Цлаусиус-Цлапеиронова једначина изгледа прилично сложено јер постоји много различитих променљивих, али није превише тешко ако проблем пружа довољно информација. Најосновнији проблеми са притиском паре даће вам две вредности температуре и једну вредност притиска или две вредности притиска и једну вредност температуре - када једном добијете ове податке, лако их је решити.
   • На пример, претпоставимо да је проблем у посуди са течношћу при 295 К и са притиском паре од 1 атмосфере (атм). Питање је: Колики је притисак паре на температури од 393 К? Имамо две вредности за температуру и једну за притисак, па је преостали притисак могуће решити помоћу Цлаусиус-Цлапеирон-ове једначине. Стављајући вредности у променљиве, имамо лн (1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1/393) - (1/295)).
   • За Цлаусиус-Цлапеирон једначину увек морамо користити температурну вредност Келвин. Можете користити било коју вредност притиска, све док је у истим јединицама и за П1 и за П2.

3. 

   
   
   Замените константе. Клаусије-Клапејронова једначина има две константе: Р и ΔХ_вап. Р је увек једнако 8.314 Ј / (К × Мол). Међутим, ΔХ_вап (испарљива енталпија) зависи од врсте испарења течности коју даје проблем. Уз то, можете потражити вредности ΔХ_вап разних супстанци на крају уџбеника из хемије или физике или их потражите на мрежи (на пример овде.)
   • У горњем примеру претпоставимо да је течност чиста вода. Ако потражите вредност табеле Х._вапИмамо ΔХ_вап пречишћене воде је приближно 40,65 кЈ / мол. С обзиром да вредност Х користи џул јединице, морамо је претворити у 40,650 Ј / мол.
   • Стављајући константе у једначину, имамо лн (1 / П2) = (40.650 / 8.314) ((1/393) - (1/295)).

4. 

   
   
   Реши једначину. Након што уметнете све вредности у променљиве једначине, осим променљиве коју израчунавамо, наставите са решавањем једначине према уобичајеном алгебарском принципу.
   • Најтежа тачка приликом решавања једначине (лн (1 / П2) = (40.650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))) је обрада природне логаритамске функције (лн). Да бисте елиминисали функцију природног дневника, користите обе стране једначине као експонент за математичку константу е. Другим речима, лн (к) = 2 → е = е → к = е.
   • Решимо сада једначину примера:
   • лн (1 / П2) = (40.650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • лн (1 / П2) = (4.889,34) (- 0.00084)
   • (1 / П2) = е
   • 1 / П2 = 0,0165
   • П2 = 0,0165 = 60,76 атм. Ова вредност је разумна - у затвореној посуди, када се температура повећа за скоро 100 степени (на температуру приближно 20 степени изнад тачке кључања воде), ствара се пуно паре, па ће се притисак повећати. много.
   реклама

Метод 2 од 3: Наћи притисак паре раствореног раствора

1. 

   Напишите Раоултов закон. У ствари, ретко радимо са чистим течностима - често морамо да радимо са смешама многих различитих супстанци. Неке уобичајене смеше настају растварањем мале количине хемикалије тзв раствор у великој количини других хемикалија тзв Растварач да се формира решење. У овом случају морамо знати једначину за Раоултов закон (назван по физичару Францоис-Марие Раоулт), која изгледа овако: П._решење= П_{Растварач}Икс_{Растварач}. У овој формули променљиве представљају:
   • П._решење: Притисак паре у целом раствору (све компоненте раствора)
   • П._{Растварач}: Притисак паре растварача
   • Икс_{Растварач}: Моларна фракција растварача.
   • Не брините ако термин „моларни део“ већ не знате - објаснићемо то у следећим корацима.

2. 

   Разликовати раствараче и раствараче у раствору. Пре него што израчунате притисак паре раствора, морате да идентификујете супстанце које даје проблем. Имајте на уму да се раствор формира када се растварач раствори у растварачу - хемикалија која се раствара увек је растворена супстанца, а хемикалија која обавља посао је растварач.
   • У овом одељку узећемо једноставан пример да илуструјемо горње концепте. Претпоставимо да желимо да пронађемо притисак паре раствора сирупа. Обично се сируп припрема од једног дела шећера раствореног у једном делу воде, отуда и кажемо шећер је растворена супстанца, а вода растварач.
   • Напомена: хемијска формула сахарозе (гранулирани шећер) је Ц.₁₂Х.₂₂О.₁₁. Ови подаци ће вам бити веома важни.

3. 

   Наћи температуру раствора. Као што видимо у горе поменутом одељку Цлаусиус Цлапеирон, температура течности ће утицати на притисак паре. Генерално, што је температура виша, притисак паре је већи - како се температура повећава, више течности испарава и повећава притисак у посуди.
   • У овом примеру претпоставимо да је тренутна температура сирупа 298 К. (око 25 ° Ц).

4. 

   Наћи притисак паре растварача. Хемијске референце обично дају вредности притиска паре за многе уобичајене супстанце и смеше, али обично само за вредности притиска на 25 ° Ц / 298 К или на температури тачке кључања. Ако ваш раствор има ову температуру, тада можете да користите референтну вредност, у супротном треба да пронађете притисак паре на почетној температури раствора.
   • Овде може да помогне једначина Цлаусиус-Цлапеирон, користећи притисак и температуру 298 К (25 Ц) за П1 и Т1.
   • У овом примеру, смеша има температуру од 25 ° Ц, тако да можемо користити табелу за претрагу. Видимо воду на 25 ° Ц са притиском паре од 23,8 мм Хг

5. 

   Пронађите моларну фракцију растварача. Последње што треба да урадите пре решавања резултата је да пронађете моларну фракцију растварача. Ово је прилично лако: само претворите састојке у молове, а затим пронађите проценат сваког од укупних молова смеше. Другим речима, моларни део сваке компоненте је једнак (број молова смеше) / (укупан број молова смеше).
   • Претпоставимо да је рецепт за сируп 1 литар (Л) воде и 1 литар сахарозе (шећер). Тада треба да пронађемо број молова сваког састојка. Да бисмо то урадили, пронаћи ћемо масе сваке компоненте, а затим употребити моларну масу тих компонената за обраду мадежа.
   • Тежина (1 Л воде): 1.000 грама (г)
   • Тежина (1 Л сировог шећера): приближно 1056,7 г
   • Број кртица (вода): 1.000 грама × 1 мол / 18.015 г = 55.51 мол
   • Молови (шећер): 1.056,7 грама × 1 мол / 342,2965 г = 3,08 мол (имајте на уму да моларну масу шећера можете пронаћи из његове хемијске формуле, Ц₁₂Х.₂₂О.₁₁.)
   • Укупно кртица: 55,51 + 3,08 = 58,59 кртица
   • Моларни удео воде: 55,51 / 58,59 = 0,947

6. 

   Решите резултате. Коначно, имамо довољно података за решавање Раоултове једначине. Ово је врло лако: спојите вредности у променљиве једначине Раоултове теореме поменуте на почетку овог одељка (П._решење = П_{Растварач}Икс_{Растварач}).
   • Заменом вредности имамо:
   • П._решење = (23,8 ммХг) (0,947)
   • П._решење = 22,54 мм Хг. Овај резултат је разуман - у моларним терминима, само мало шећера се раствара у пуно воде (иако је ово двоје у ствари иста запремина), па ће притисак паре само мало пасти.
   реклама

Метод 3 од 3: У посебним случајевима пронађите притисак паре

1. 

   Утврдите стандардне услове притиска и температуре. Научници често користе пар вредности притиска и температуре као „подразумеване“ услове. Ове вредности се називају стандардни притисак и температура (заједнички називани стандардни услови или ДКТЦ). Проблеми са притиском паре често се односе на ДКТЦ, па бисте требали да запамтите ове вредности ради практичности. ДКТЦ је дефинисан као:
   • Температура: 273,15 К. / 0 ° Ц / 32 Ф.
   • Притисак: 760 мм.ж. / 1 атм / 101.325 килопаскала

2. 

   Пређите на Цлаусиус-Цлапеирон једначину да бисте пронашли друге променљиве. У примеру из Дела 1 видимо да је Цлаусиус-Цлапеирон једначина врло ефикасна када је реч о израчунавању притиска паре чистих супстанци. Међутим, нису сви проблеми потребни за проналажење П1 или П2, али много пута чак траже да се пронађе температура или чак ΔХ вредност._вап. У овом случају, да бисте пронашли одговор, потребно је само да промените једначину тако да се жељена променљива налази на једној страни једначине, а све остале променљиве на другој страни.
   • На пример, претпоставимо да постоји непозната течност са притиском паре од 25 торр при 273 К и 150 торр при 325 К, а ми желимо да пронађемо испарљиву енталпију ове течности (ΔХ_вап). Можемо решити на следећи начин:
   • лн (П1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1 / Т2) - (1 / Т1))
   • (лн (П1 / П2)) / ((1 / Т2) - (1 / Т1)) = (ΔХ_вап/ Р)
   • Р × (лн (П1 / П2)) / ((1 / Т2) - (1 / Т1)) = ΔХ_вап. Заменимо сада вредности:
   • 8.314 Ј / (К × Мол) × (-1,79) / (- 0,00059) = ΔХ_вап
   • 8.314 Ј / (К × Мол) × 3.033,90 = ΔХ_вап = 25.223,83 Ј / мол

3. 

   Узмите у обзир притисак паре растворене супстанце док испарава. У горе наведеном примеру Раоултовог закона, наша растворена супстанца је шећер, па он сам не испарава на собној температури (мислите да сте икада видели како посуда са шећером испарава?). Међутим, када се супстанца раствори стварно Ако испари, то ће утицати на општи притисак паре раствора. Овај притисак израчунавамо помоћу променљиве једначине Раоултовог закона: П._решење = Σ (П_{састојак}Икс_{састојак}). Симбол (Σ) значи да морамо да саберемо све притиске паре различитих компонената да бисмо пронашли одговор.
   • На пример, рецимо да имамо решење које се састоји од две хемикалије: бензена и толуена. Укупна запремина раствора је 120 мл; 60 мл бензена и 60 мл толуена. Температура раствора је 25 ° Ц, а притисак паре сваке хемијске компоненте на 25 ° Ц је 95,1 ммХг за бензен и 28,4 ммХг за толуен. За дате вредности пронађите притисак паре раствора. Проблем можемо решити коришћењем густине, моларне масе и притиска паре две хемикалије:
   • Запремина (бензен): 60 мл = 0,06 Л × 876,50 кг / 1000 Л = 0,053 кг = 53 г
   • Тежина (толуен): 0,06 Л × 866,90 кг / 1000 Л = 0,052 кг = 52 г
   • Број молова (бензен): 53 г × 1 мол / 78,11 г = 0,679 мол
   • Број молова (толуен): 52 г × 1 мол / 92,14 г = 0,564 мол
   • Укупно кртица: 0,679 + 0,564 = 1,223
   • Моларна фракција (бензен): 0,679 / 1,223 = 0,546
   • Моларна фракција (толуен): 0,564 / 1,223 = 0,454
   • Решити резултате: П._решење = П_бензенИкс_бензен + П_толуенИкс_толуен
   • П._решење = (95,1 ммХг) (0,546) + (28,4 ммХг) (0,454)
   • П._решење = 51,92 ммХг + 12,89 ммХг = 64,81 мм Хг
   реклама

Савет

• Да бисте користили Цлаусиус Цлапеирон једначину горе, морате температуру претворити у Кевинове јединице (означене са К). Ако имате температуру у Целзијусу, промените је следећом формулом: Т._к = 273 + Т._ц
• Можете применити горе наведене методе јер је енергија пропорционална количини доведене топлоте. Температура течности је једини фактор животне средине који утиче на притисак паре.