Садржај

• Кораци
• Метода 1 од 3: Коришћење Цлапеирон-Цлаусиус-ове једначине
• Метода 2 од 3: Прорачун притиска паре у растворима
• Метода 3 од 3: Израчунавање притиска паре у посебним случајевима
• Савјети

Јесте ли икада оставили боцу воде неколико сати под ужареним сунцем и чули звук „сиктања“ када је отворите? Овај звук настаје услед притиска паре. У хемији, притисак паре је притисак који ствара пара течности која испарава у херметички затвореној посуди. Да бисте пронашли притисак паре на датој температури, користите Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину: лн (П1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1 / Т2) - (1 / Т1)).

Кораци

Метода 1 од 3: Коришћење Цлапеирон-Цлаусиус-ове једначине

1. 1 Запишите Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину која се користи за израчунавање притиска паре како се мења током времена. Ова формула се може користити за већину физичких и хемијских проблема. Једначина изгледа овако: лн (П1 / П2) = (ΔХ_вап/ Р) ((1 / Т2) - (1 / Т1)), где:
   • ΔХ_вап Да ли је енталпија испаравања течности. Обично се може наћи у табели у уџбеницима хемије.
   • Р - константа гаса једнака 8,314 Ј / (К × мол)
   • Т1 је почетна температура (при којој је познат притисак паре).
   • Т2 је крајња температура (при којој притисак паре није познат).
   • П1 и П2 - притисак паре на температурама Т1 и Т2, респективно.
2. 2 Замените вредности количина које су вам дате у Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину. Већина проблема даје две вредности температуре и вредност притиска, или две вредности притиска и температурну вредност.
   • На пример, посуда садржи течност на температури од 295 К, а њен притисак паре је 1 атмосфера (1 атм). Нађите притисак паре на 393 К. Овде вам се дају две температуре и притисак, па помоћу Цлапеирон-Цлаусиус-ове једначине можете пронаћи различит притисак. Замењујући вредности дате у формули, добијате: лн (1 / П2) = (ΔХ_вап/Р) ((1/393) - (1/295)).
   • Имајте на уму да се у Цлапеирон-Цлаусиус-овој једначини температура увек мери у келвинима, а притисак у било којој мерној јединици (али морају бити исти за П1 и П2).
3. 3 Замените константе. Цлапеирон-Цлаусиусова једначина садржи две константе: Р и ΔХ_вап... Р је увек 8,314 Ј / (К × мол). ΔХ вредност_вап (енталпија испаравања) зависи од супстанце чији притисак паре покушавате да пронађете; ова константа се обично може наћи у табели у уџбеницима хемије или на веб страницама (на пример, овде).
   • У нашем примеру, рецимо да у посуди има воде. ΔХ_вап вода једнака 40,65 кЈ / мол или једнака 40650 Ј / мол.
   • Укључите константе у формулу и добијте: лн (1/П2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Решите једначину помоћу алгебарских операција.
   • У нашем примеру, непозната променљива је под знаком природног логаритма (лн). Да бисте се решили природног логаритма, претворите обе стране једначине у степен математичке константе "е". Другим речима, лн (к) = 2 → е = е → к = е.
   • Сада решите једначину:
   • лн (1 / П2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • лн (1 / П2) = (4889,34) (- 0,00084)
   • (1 / П2) = е
   • 1 / П2 = 0,0165
   • П2 = 0,0165 = 60,76 атм Ово има смисла, јер ће повећање температуре у херметички затвореној посуди за 100 степени повећати испаравање, што ће значајно повећати притисак паре.

Метода 2 од 3: Прорачун притиска паре у растворима

1. 1 Запишите Раоултов закон. У стварном животу чисте течности су ретке; често се бавимо решењима. Раствор се прави додавањем мале количине одређене хемикалије која се назива "растворена супстанца" у већу количину друге хемикалије која се назива "растварач". У случају решења, користите Раоултов закон:П_решење = П_{растварач}Икс_{растварач}, где:
   • П_решење Да ли је притисак паре раствора.
   • П_{растварач} Да ли је притисак паре растварача.
   • Икс_{растварач} - молски удео растварача.
   • Ако не знате шта је молски удео, читајте даље.
2. 2 Одредите која супстанца ће бити растварач, а која раствор. Подсетимо се да је растворена супстанца супстанца која се раствара у растварачу, а растварач је супстанца која раствара растворену супстанцу.
   • Размотримо пример сирупа. Да би се добио сируп, један део шећера се раствори у једном делу воде, па је шећер растворена супстанца, а вода растварач.
   • Имајте на уму да је хемијска формула за сахарозу (обични шећер) Ц.₁₂Х.₂₂О.₁₁... Требаће нам у будућности.
3. 3 Одредите температуру раствора јер ће утицати на притисак паре. Што је температура већа, притисак паре је већи, јер се испаравање повећава са порастом температуре.
   • У нашем примеру, рецимо да је температура сирупа 298 К (око 25 ° Ц).
4. 4 Наћи притисак паре растварача. Вредности притиска паре за многе уобичајене хемикалије дате су у приручницима за хемију, али се оне обично дају на температурама од 25 ° Ц / 298 К или на њиховим тачкама кључања. Ако су вам у проблему дате такве температуре, користите вредности из референтних књига; у супротном, морате израчунати притисак паре на датој температури супстанце.
   • Да бисте то урадили, користите Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину, замењујући притисак и температуру паре од 298 К (25 ° Ц) уместо П1 и Т1, респективно.
   • У нашем примеру, температура раствора је 25 ° Ц, па користите вредност из референтних табела - притисак паре воде на 25 ° Ц је 23,8 ммХг.
5. 5 Нађи молски удео растварача. Да бисте то урадили, пронађите однос броја молова супстанце према укупном броју молова свих супстанци у раствору. Другим речима, моларни удео сваке супстанце је (број молова супстанце) / (укупан број молова свих супстанци).
   • Рецимо да сте користили 1 литар воде и 1 литар сахарозе (шећера) за прављење сирупа. У овом случају потребно је пронаћи број молова сваке супстанце. Да бисте то урадили, морате пронаћи масу сваке супстанце, а затим помоћу моларних маса ових супстанци добити младеже.
   • Тежина 1 литре воде = 1000 г
   • Тежина 1 литра шећера = 1056,7 г
   • Кртица (вода): 1000 г × 1 мол / 18,015 г = 55,51 мол
   • Мол (сахароза): 1056,7 г × 1 мол / 342,2965 г = 3,08 мол (имајте на уму да моларну масу сахарозе можете пронаћи из њене хемијске формуле Ц₁₂Х.₂₂О.₁₁).
   • Укупан број молова: 55,51 + 3,08 = 58,59 мол
   • Моларни удео воде: 55,51 / 58,59 = 0,947.
6. 6 Сада укључите податке и пронађене вриједности количина у Раоултову једнаџбу наведену на почетку овог одјељка (П_решење = П_{растварач}Икс_{растварач}).
   • У нашем примеру:
   • П_решење = (23,8 ммХг) (0,947)
   • П_решење = 22,54 ммХг Уметност. Ово има смисла, јер се мала количина шећера раствара у великој количини воде (ако се мери у моловима; њихова количина је иста у литрима), па ће се притисак паре мало смањити.

Метода 3 од 3: Израчунавање притиска паре у посебним случајевима

1. 1 Дефиниција стандардних услова. Често се у хемији вредности температуре и притиска користе као нека врста "подразумеване" вредности. Ове вредности се називају стандардна температура и притисак (или стандардни услови). Код проблема са притиском паре често се спомињу стандардни услови, па је боље запамтити стандардне вредности:
   • Температура: 273,15 К / 0˚Ц / 32 Ф.
   • Притисак: 760 ммХг / 1 атм / 101.325 кПа
2. 2 Препишите Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину да бисте пронашли друге променљиве. Први део овог чланка показао је како се израчунава притисак паре чистих супстанци. Међутим, не захтевају сви проблеми проналажење притиска П1 или П2; у многим проблемима потребно је израчунати температуру или вредност ΔХ_вап... У таквим случајевима препишите Цлапеирон-Цлаусиус-ову једначину тако што ћете на једној страни једначине изоловати непознато.
   • На пример, с обзиром на непознату течност чији је притисак паре 25 Торр при 273 К и 150 Торр при 325 К. Потребно је пронаћи енталпију испаравања ове течности (то јест ΔХ_вап). Решење овог проблема:
   • 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 Сада замените дате вредности уместо вас:
   • 8,314 Ј / (К × мол) × (-1,79) / (- 0,00059) = ΔХ_вап
   • 8.314 Ј / (К × мол) × 3033.90 = ΔХ_вап = 25223,83 Ј / мол
3. 3 Узмите у обзир притисак паре пермеата. У нашем примеру из другог одељка овог чланка, растворена супстанца - шећер - не испарава, али ако растворена супстанца производи пару (испарава), треба узети у обзир притисак паре. Да бисте то урадили, користите модификовани облик Раоултове једначине: П._решење = Σ (стр_{супстанца}Икс_{супстанца}), при чему симбол Σ (сигма) значи да је потребно додати вредности притисака паре свих супстанци које чине раствор.
   • На пример, размотрите раствор направљен од две хемикалије: бензена и толуена. Укупна запремина раствора је 120 милилитара (мл); 60 мл бензена и 60 мл толуена.Температура раствора је 25 ° Ц, а притисак паре при 25 ° Ц је 95,1 мм Хг. за бензен и 28,4 мм Хг. за толуен. Потребно је израчунати притисак паре раствора. То можемо учинити помоћу густине супстанци, њихове молекуларне тежине и вредности притиска паре:
   • Тежина (бензен): 60 мл = 0,06 л × 876,50 кг / 1000 л = 0,053 кг = 53 г
   • Маса (толуен): 0,06 Л × 866,90 кг / 1000 Л = 0,052 кг = 52 г
   • Мол (бензен): 53 г × 1 мол / 78,11 г = 0,679 мол
   • Мол (толуен): 52 г × 1 мол / 92,14 г = 0,564 мол
   • Укупан број младежа: 0,679 + 0,564 = 1,243
   • Моларна фракција (бензен): 0,679 / 1,243 = 0,546
   • Моларна фракција (толуен): 0,564 / 1,243 = 0,454
   • Решење: П._решење = П_бензенИкс_бензен + П._толуенИкс_толуен
   • П_решење = (95,1 ммХг) (0,546) + (28,4 ммХг) (0,454)
   • П_решење = 51,92 мм Хг. Уметност. + 12,89 мм Хг. Уметност. = 64,81 ммХг Уметност.

Савјети

• Да би се користила Цлапеирон Цлаусиус једначина, температура мора бити наведена у степенима Келвина (означена са К). Ако је ваша температура дата у Целзијусима, морате је претворити помоћу следеће формуле: Т_к = 273 + Т._ц
• Горња метода функционише јер је енергија директно пропорционална количини топлоте. Температура течности је једини фактор животне средине који утиче на притисак паре.