Мазмұны

• Қадамдар
• 3-ші әдіс 1: Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қолдану
• 3 әдіс 2: Ерітінділердегі бу қысымын есептеу
• 3 -ші әдіс 3: Арнайы жағдайларда бу қысымын есептеу
• Кеңестер

Сіз бөтелкедегі суды бірнеше сағат бойы күннің астында қалдырып, ашқанда «ысқырған» дыбысты естідіңіз бе? Бұл дыбыс бу қысымынан туындайды. Химияда бу қысымы - бұл герметикалық жабылған ыдыста буланып кететін сұйықтық буының әсер ететін қысымы. Берілген температурадағы бу қысымын табу үшін Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қолданыңыз: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Қадамдар

3-ші әдіс 1: Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қолдану

1. 1 Уақыт өте келе өзгеретін бу қысымын есептеу үшін қолданылатын Клапейрон-Клаузиус теңдеуін жазыңыз. Бұл формуланы көптеген физикалық және химиялық есептер үшін қолдануға болады. Теңдеу келесідей көрінеді: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), мұнда:
   • ΔH_vap Бұл сұйықтықтың булану энтальпиясы. Әдетте оны химия оқулықтарындағы кестеден табуға болады.
   • R - 8,314 Дж / (К × моль) тең газ тұрақтысы
   • T1 - бастапқы температура (бу қысымы белгілі).
   • T2 - соңғы температура (бу қысымы белгісіз).
   • Р1 және Р2 - тиісінше Т1 және Т2 температураларындағы бу қысымы.
2. 2 Сізге берілген шамалардың мәндерін Клапейрон-Клаузиус теңдеуіне ауыстырыңыз. Көптеген есептер екі температуралық мән мен қысым мәнін немесе екі қысым мәні мен температура мәнін береді.
   • Мысалы, ыдыста 295 К температурадағы сұйықтық бар, ал оның бу қысымы 1 атмосфера (1 атм). Бу қысымын 393 К-те табыңыз. Мұнда сізге екі температура мен қысым беріледі, сондықтан Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қолданып басқа қысымды табуға болады. Формулада берілген мәндерді алмастыра отырып, сіз мынаны аласыз: ln (1 / P2) = (ΔH_vap/R) ((1/393) - (1/295)).
   • Назар аударыңыз, Клапейрон-Клаузиус теңдеуінде температура әрқашан кельвинмен, ал қысым кез келген өлшем бірлігінде өлшенеді (бірақ олар Р1 мен Р2 үшін бірдей болуы керек).
3. 3 Тұрақтыларды алмастырыңыз. Клапейрон-Клаузиус теңдеуінде екі тұрақтылар бар: R және ΔH_vap... R - әрқашан 8.314 Дж / (К × моль). ΔH мәні_vap (буланудың энтальпиясы) сіз тапқыңыз келетін будың қысымы затқа байланысты; бұл тұрақты мәнді әдетте химия оқулықтарындағы кестеден немесе веб -сайттардан табуға болады (мысалы, мұнда).
   • Біздің мысалда ыдыста су бар делік. ΔH_vap су 40,65 кДж / мольге тең немесе 40650 Дж / мольге тең.
   • Тұрақтыларды формулаға қосып, мынаны алыңыз: ln (1/P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Алгебралық амалдарды қолданып теңдеуді шешіңіз.
   • Біздің мысалда белгісіз айнымалы натурал логарифм (ln) белгісінің астында орналасқан. Натурал логарифмнен құтылу үшін теңдеудің екі жағын да математикалық «е» тұрақтысының күшіне айналдырыңыз. Басқа сөзбен, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Енді теңдеуді шешіңіз:
   • ln (1 / P2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = е
   • 1 / P2 = 0,0165
   • P2 = 0.0165 = 60,76 атм. Бұл мағынасы бар, өйткені герметикалық жабылған ыдыста температураны 100 градусқа көтеру булануды арттырады, бұл бу қысымын едәуір арттырады.

3 әдіс 2: Ерітінділердегі бу қысымын есептеу

1. 1 Рауль заңын жазыңыз. Нақты өмірде таза сұйықтық сирек кездеседі; шешімдермен жиі айналысамыз. Ерітінді «еріткіш» деп аталатын басқа химиялық заттың үлкен мөлшеріне «еріген» деп аталатын белгілі бір химиялық қоспаның аз мөлшерін қосу арқылы жасалады. Шешімдер болған жағдайда Рауль заңын қолданыңыз:П_шешім = P_{еріткіш}X_{еріткіш}, мұнда:
   • П_шешім Ерітіндінің бу қысымы.
   • П_{еріткіш} Бұл еріткіштің бу қысымы.
   • X_{еріткіш} - еріткіштің мольдік үлесі.
   • Егер сіз мольдік фракцияның не екенін білмесеңіз, оқыңыз.
2. 2 Қандай зат еріткіш, қайсысы еритін зат болатынын анықтаңыз. Естеріңізге сала кетейік, еріген зат - бұл еріткіште еритін зат, ал еріткіш - еріген затты ерітетін зат.
   • Сироптың мысалын қарастырыңыз. Сироп алу үшін қанттың бір бөлігі судың бір бөлігінде ериді, сондықтан қант еріген зат, ал су еріткіш.
   • Сахарозаның (қарапайым қант) химиялық формуласы С екенін ескеріңіз₁₂H₂₂O₁₁... Бізге болашақта қажет болады.
3. 3 Ерітіндінің температурасын табыңыз, себебі бұл оның бу қысымына әсер етеді. Температура неғұрлым жоғары болса, бу қысымы соғұрлым жоғары болады, себебі температураның жоғарылауымен булану жоғарылайды.
   • Біздің мысалда сироптың температурасы 298 К (шамамен 25 ° C) делік.
4. 4 Еріткіштің бу қысымын табыңыз. Көптеген химиялық заттардың бу қысымының мәндері химия бойынша оқулықтарда берілген, бірақ олар әдетте 25 ° C / 298 К температурада немесе олардың қайнау температураларында беріледі. Егер есепте сізге осындай температуралар берілсе, анықтамалықтағы мәндерді қолданыңыз; әйтпесе, заттың берілген температурасындағы бу қысымын есептеу керек.
   • Ол үшін Р1 мен Т1 орнына 298 К (25 ° С) бу қысымы мен температурасын алмастыра отырып, Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қолданыңыз.
   • Біздің мысалда ерітіндінің температурасы 25 ° C, сондықтан анықтамалық кестелердегі мәнді қолданыңыз - 25 ° C температурадағы судың бу қысымы 23,8 мм рт.ст.
5. 5 Еріткіштің мольдік үлесін табыңыз. Ол үшін заттың моль санының ерітіндідегі барлық заттардың мольдерінің жалпы санына қатынасын табыңыз. Басқаша айтқанда, әрбір заттың мольдік үлесі (заттың моль саны) / (барлық заттардың мольдерінің жалпы саны).
   • Сіз сироп жасау үшін 1 литр су мен 1 литр сахарозаны (қант) қолдандыңыз делік. Бұл жағдайда әр заттың моль санын табу керек. Ол үшін әр заттың массасын табу керек, содан кейін моль алу үшін осы заттардың молярлық массаларын қолдану керек.
   • 1 литр судың салмағы = 1000 г
   • 1 литр қанттың салмағы = 1056,7 г
   • Моль (су): 1000 г × 1 моль / 18,015 г = 55,51 моль
   • Моль (сахароза): 1056,7 г × 1 моль / 342,2965 г = 3,08 моль (сахарозаның молярлық массасын оның химиялық формуласынан С табуға болатынын ескеріңіз)₁₂H₂₂O₁₁).
   • Мольдердің жалпы саны: 55,51 + 3,08 = 58,59 моль
   • Судың мольдік үлесі: 55,51 / 58,59 = 0,947.
6. 6 Енді осы бөліктің басында берілген Raoult теңдеуіне деректерді және шамалардың табылған мәндерін қосыңыз (П_шешім = P_{еріткіш}X_{еріткіш}).
   • Біздің мысалда:
   • П_шешім = (23,8 мм сынап бағанасы) (0,947)
   • П_шешім = 22,54 мм с.б. Өнер Бұл мағынасы бар, өйткені аз мөлшерде қант көп мөлшерде суда ериді (егер мольмен өлшенсе; олардың мөлшері литрмен бірдей), сондықтан бу қысымы сәл төмендейді.

3 -ші әдіс 3: Арнайы жағдайларда бу қысымын есептеу

1. 1 Стандартты шарттардың анықтамасы. Көбінесе химияда температура мен қысым мәндері өзіндік «әдепкі» мән ретінде қолданылады. Бұл мәндер стандартты температура мен қысым (немесе стандартты жағдайлар) деп аталады. Бу қысымы проблемаларында стандартты жағдайлар жиі айтылады, сондықтан стандартты мәндерді есте ұстаған дұрыс:
   • Температура: 273,15 K / 0˚C / 32 F
   • Қысым: 760 мм сынап бағанасы / 1 атм / 101,325 кПа
2. 2 Басқа айнымалыларды табу үшін Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қайта жазыңыз. Бұл мақаланың бірінші бөлімінде таза заттардың бу қысымын есептеу әдісі көрсетілген. Алайда, барлық проблемалар P1 немесе P2 қысымын табуды талап етпейді; көптеген есептерде температураны немесе ΔH мәнін есептеу қажет_vap... Мұндай жағдайларда теңдеудің бір жағында белгісізді оқшаулау арқылы Клапейрон-Клаузиус теңдеуін қайта жазыңыз.
   • Мысалы, 273 К кезінде бу қысымы 25 Тор және 325 К кезінде 150 Тор болатын белгісіз сұйықтық берілгенде, бұл сұйықтықтың булану энтальпиясын табу керек (яғни, ΔH_vap). Бұл мәселенің шешімі:
   • 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 Енді берілген мәндерді орнына қойыңыз:
   • 8.314 Дж / (К × моль) × (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_vap
   • 8.314 Дж / (К × моль) × 3033.90 = ΔH_vap = 25223,83 Дж / моль
3. 3 Өткізгіштің бу қысымын қарастырайық. Біздің мақалада осы мақаланың екінші бөлімінен алынған еріген зат - қант буланып кетпейді, бірақ егер еріген зат бу шығарса (буланса), бу қысымын ескеру қажет. Ол үшін Рауль теңдеуінің өзгертілген түрін қолданыңыз: Р_шешім = Σ (б_затX_зат), мұнда Σ (сигма) символы ерітіндіні құрайтын барлық заттардың бу қысымының мәндерін қосу қажет екенін білдіреді.
   • Мысалы, екі химиялық заттан тұратын ерітіндіні қарастырайық: бензол мен толуол. Ерітіндінің жалпы көлемі - 120 миллилитр (мл); 60 мл бензол мен 60 мл толуол.Ерітіндінің температурасы 25 ° С, ал 25 ° С будың қысымы 95,1 мм сынап бағанасы. бензол және 28,4 мм сынап бағанасы үшін. толуол үшін. Ерітіндінің бу қысымын есептеу қажет. Біз мұны заттардың тығыздығын, олардың молекулалық салмағын және бу қысымының мәндерін қолдана отырып жасай аламыз:
   • Салмағы (бензол): 60 мл = 0,06 л × 876,50 кг / 1000 л = 0,053 кг = 53 г
   • Массасы (толуол): 0,06 L × 866,90 кг / 1000 л = 0,052 кг = 52 г
   • Моль (бензол): 53 г × 1 моль / 78,11 г = 0,679 моль
   • Моль (толуол): 52 г × 1 моль / 92,14 г = 0,564 моль
   • Мольдердің жалпы саны: 0,679 + 0,564 = 1,243
   • Моль фракциясы (бензол): 0,679 / 1,243 = 0,546
   • Моль фракциясы (толуол): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Шешуі: П_шешім = P_бензолX_бензол + P_толуолX_толуол
   • П_шешім = (95,1 мм сынап бағанасы) (0,546) + (28,4 мм сынап бағанасы) (0,454)
   • П_шешім = 51,92 мм с.б. Өнер + 12,89 мм с.б. Өнер = 64,81 мм с.б. Өнер

Кеңестер

• Клапейрон Клаузиус теңдеуін қолдану үшін температураны Кельвин градусымен көрсету керек (К -мен белгіленеді). Егер температура Цельсий бойынша берілген болса, оны келесі формула бойынша түрлендіру қажет: Т._k = 273 + Т_c)
• Жоғарыда аталған әдіс жұмыс істейді, себебі энергия жылу мөлшеріне тура пропорционалды. Сұйықтықтың температурасы - бу қысымына әсер ететін жалғыз экологиялық фактор.