Идеалдуу газ молекулаларынын концентрациясы. Формулалар жана үлгү маселеси

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 17:51

Газдын активдүү бетинин чоң аянты жана системаны түзгөн бөлүкчөлөрдүн кинетикалык энергиясы жогору болгондуктан суюк жана катуу денелерге салыштырмалуу жогорку реактивдүүлүккө ээ. Мында газдын химиялык активдүүлүгү, басымы жана башка кээ бир параметрлери молекулалардын концентрациясына жараша болот. Келгиле, бул макалада бул маани эмне экенин жана аны кантип эсептөөгө болорун карап көрөлү.

Кайсы газ жөнүндө сөз болуп жатат?

Бул макалада идеалдуу газдар каралат. Алар бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө жана алардын ортосундагы өз ара аракеттенүүгө көңүл бурушпайт. Идеалдуу газдарда пайда болгон жалгыз процесс – бул бөлүкчөлөр менен идиш дубалдарынын ортосундагы ийкемдүү кагылышуулар. Бул кагылышуулардын натыйжасы абсолюттук басым болуп саналат.

Кандайдыр бир реалдуу газ, эгерде басымы же тыгыздыгы азайса жана абсолюттук температурасы жогоруласа, өзүнүн касиеттери боюнча идеалдууга жакындайт. Ошого карабастан, химиялык заттар бар, ал тургай, тыгыздыгы төмөн жана жогоркутемпература идеалдуу газдан алыс. Мындай заттын эң сонун жана белгилүү мисалы суу буусу. Анын молекулалары (H_{2O) абдан полярдуу (кычкылтек электрондун тыгыздыгын суутек атомдорунан алыстатат) Полярдуулук алардын ортосундагы олуттуу электростатикалык өз ара аракеттенүүгө алып келет, бул идеалдуу газ түшүнүгүн одоно бузуу болуп саналат.}

Клапейрон-Менделеевдин универсалдуу мыйзамы

Идеал газдын молекулаларынын концентрациясын эсептей алуу үчүн химиялык курамына карабастан ар кандай идеалдуу газ системасынын абалын сүрөттөгөн мыйзам менен таанышуу керек. Бул мыйзам француз Эмиль Клапейрон менен орус окумуштуусу Дмитрий Менделеевдин ысымдарын алып жүрөт. Тиешелүү теңдеме:

PV=nRT.

Теңдик P басымынын жана V көлөмүнүн көбөйтүлүшү дайыма идеалдуу газ үчүн абсолюттук температура T менен n затынын көлөмүнүн көбөйтүндүсүнө түз пропорционал болушу керек экенин айтат. Бул жерде R пропорционалдык коэффициент, ал универсалдуу газ константасы деп аталат. Ал 1 моль газды 1 К (R=8, 314 Дж/(мольК)) ысытканда кеңейүү натыйжасында аткарган жумуштун көлөмүн көрсөтөт.

Молекулалардын концентрациясы жана аны эсептөө

Аныктамага ылайык, атомдордун же молекулалардын концентрациясы системадагы бөлүкчөлөрдүн саны катары түшүнүлөт, ал көлөм бирдигине туура келет. Математикалык жактан сиз жаза аласыз:

c_N=N/V.

Бул жерде N - системадагы бөлүкчөлөрдүн жалпы саны.

Газ молекулаларынын концентрациясын аныктоо формуласын жазуудан мурун n затынын санынын аныктамасын жана R маанисин Больцман туруктуусу менен байланыштырган туюнтманы эстеп көрөлү k_B:

n=N/N_A;

k_B=R/N_A.

Бул теңчиликтерди колдонуу менен биз абалдын универсалдуу теңдемесинен N/V катышын билдиребиз:

PV=nRT=>

PV=N/N_ART=Nk_BT=>

c_N=N/V=P/(k_BT).

Ошентип, биз газдагы бөлүкчөлөрдүн концентрациясын аныктоо формуласын алдык. Көрүнүп тургандай, ал системадагы басымга түз пропорционалдуу жана абсолюттук температурага тескери пропорционалдуу.

Системадагы бөлүкчөлөрдүн саны көп болгондуктан, c_N концентрациясын практикалык эсептөөлөрдү жүргүзүүдө колдонуу ыңгайсыз. Анын ордуна, молярдык концентрациясы c _{көбүрөөк колдонулат. Ал идеалдуу газ үчүн төмөнкүдөй аныкталат:}

c_{=n/V=P/(R T).}

Мисал көйгөй

Кадимки шарттарда абадагы кычкылтек молекулаларынын молярдык концентрациясын эсептөө керек.

Бул маселени чечүү үчүн абада 21% кычкылтек бар экенин унутпаңыз. Далтон мыйзамына ылайык, кычкылтек 0,21P₀ парциалдык басымды түзөт, мында P₀=101325 Па (бир атмосфера). Кадимки шарттарда 0 ^{oC температурасы да болжолдонот(273,15 K).}

Биз абадагы кычкылтектин молярдык концентрациясын эсептөө үчүн бардык керектүү параметрлерди билебиз. Биз алабыз:

c(O₂)=P/(R T)=0.21101325/(8.314273, 15)=9,37 моль/м^3.

Эгер бул концентрация 1 литр көлөмгө чейин азайтылса, анда биз 0,009 моль/л маанини алабыз.

1 литр абада канча O₂ молекула бар экенин түшүнүү үчүн эсептелген концентрацияны N_A санына көбөйтүңүз. Бул процедураны аткаргандан кийин биз чоң мааниге ээ болобуз: N(O₂)=5, 6410^21molecules.