Studieveiledning for gasser

Kjemistudieveiledning for gasser

En gass er en tilstand av materie uten definert form eller volum. gasser har sin egen unike oppførsel avhengig av en rekke variabler, som temperatur, trykk og volum. Mens hver gass er forskjellig, virker alle gasser på samme måte. Denne studieveiledningen fremhever begrepene og lovene som omhandler kjemien til gasser.

Egenskaper til en gass

Gassballong. Paul Taylor, Getty Images

En gass er en når det gjelder . Partiklene som utgjør en gass kan variere fra individuelle atomer til komplekse molekyler . Noen annen generell informasjon som involverer gasser:

• Gasser antar formen og volumet til beholderen.
• Gasser har lavere tettheter enn deres faste eller flytende faser.
• Gasser komprimeres lettere enn deres faste eller flytende faser.
• Gasser vil blandes fullstendig og jevnt når de er begrenset til samme volum.
• Alle grunnstoffene i gruppe VIII er gasser. Disse gassene er kjent som edle gasser .
• Elementer som er gasser ved romtemperatur og normalt trykk er alle ikke-metaller .

Press

Trykk er en mål på mengden kraft per arealenhet. Trykket til en gass er mengden kraft gassen utøver på en overflate innenfor volumet. Gasser med høyt trykk utøver mer kraft enn gass med lavt trykk.
De JA trykkenhet er pascal (Symbol Pa). Pascal er lik kraften på 1 newton per kvadratmeter. Denne enheten er ikke veldig nyttig når du arbeider med gasser under virkelige forhold, men det er en standard som kan måles og reproduseres. Mange andre trykkenheter har utviklet seg over tid, for det meste arbeider med gassen vi er mest kjent med: luft. Problemet med luft, trykket er ikke konstant. Lufttrykket avhenger av høyden over havet og mange andre faktorer. Mange enheter for trykk var opprinnelig basert på et gjennomsnittlig lufttrykk ved havnivå, men er blitt standardiserte.

Temperatur

Temperatur er en egenskap ved materie relatert til mengden energi til komponentpartiklene.
Det er utviklet flere temperaturskalaer for å måle denne mengden energi, men SI-standardskalaen er Kelvin temperaturskala . To andre vanlige temperaturskalaer er Fahrenheit (°F) og Celsius (°C) skalaer.
De Kelvin skala er en absolutt temperaturskala og brukes i nesten alle gassberegninger. Det er viktig når man jobber med gassproblemer å konvertere temperaturavlesningene til Kelvin.
Konverteringsformler mellom temperaturskalaer:
K = °C + 273,15
°C = 5/9 (°F - 32)
°F = 9/5 °C + 32

STP - Standard temperatur og trykk

STP betyr standard temperatur og trykk. Det refererer til forholdene ved 1 atmosfæres trykk ved 273 K (0 °C). STP brukes ofte i beregninger involvert med tetthet av gasser eller i andre tilfeller som involverer standard tilstandsforhold .
Ved STP vil en mol av en ideell gass oppta et volum på 22,4 L.

Daltons lov om partialtrykk

Daltons lov angir at det totale trykket til en blanding av gasser er lik summen av alle de individuelle trykkene til komponentgassene alene.
P_Total= P_{Gass 1}+ P_{Gass 2}+ P_{Gass 3}+ ...
Det individuelle trykket til komponentgassen er kjent som deltrykket av gassen. Partialtrykk beregnes av formelen
P_Jeg= X_JegP_Total
hvor
P_Jeg= partialtrykk av den enkelte gass
P_Total= totalt trykk
X_Jeg= molfraksjon av den enkelte gass
Molfraksjonen, X_Jeg, beregnes ved å dele antall mol av den individuelle gassen med det totale antall mol av den blandede gassen.

Avogadros gasslov

Avogadros lov angir volumet av en gass er direkte proporsjonal med antall føflekker gass ​​når trykk og temperatur holder seg konstant. I utgangspunktet: Gass har volum. Tilsett mer gass, gass tar opp mer volum hvis trykk og temperatur ikke endres.
V = kn
hvor
V = volum k = konstant n = antall mol
Avogadros lov kan også uttrykkes som
I_Jeg/n_Jeg= V_f/n_f
hvor
I_Jegog V_fer innledende og siste bind
n_Jegog n_fer innledende og endelig antall føflekker

Boyles gasslov

Boyles gasslov angir volumet av en gass er omvendt proporsjonalt med trykket når temperaturen holdes konstant.
P = k/V
hvor
P = trykk
k = konstant
V = volum
Boyles lov kan også uttrykkes som
P_JegI_Jeg= P_fI_f
hvor P_Jegog P_fer start- og slutttrykket V_Jegog V_fer start- og slutttrykket
Når volumet øker, synker trykket eller når volumet synker, vil trykket øke.

Charles' gasslov

Charles sin gasslov angir at volumet til en gass er proporsjonalt med dens absolutte temperatur når trykket holdes konstant.
V = kT
hvor
V = volum
k = konstant
T = absolutt temperatur
Charles' lov kan også uttrykkes som
I_Jeg/T_Jeg= V_f/T_Jeg
hvor V_Jegog V_fer de første og siste bindene
T_Jegog T_fer de første og siste absolutte temperaturene
Hvis trykket holdes konstant og temperaturen øker, vil volumet av gassen øke. Når gassen avkjøles, vil volumet reduseres.

Guy-Lussacs gasslov

Fyr -Lussacs gasslov angir at trykket til en gass er proporsjonalt med dens absolutte temperatur når volumet holdes konstant.
P = kT
hvor
P = trykk
k = konstant
T = absolutt temperatur
Guy-Lussacs lov kan også uttrykkes som
P_Jeg/T_Jeg= P_f/T_Jeg
hvor P_Jegog P_fer start- og slutttrykket
T_Jegog T_fer de første og siste absolutte temperaturene
Hvis temperaturen øker, vil trykket på gassen øke dersom volumet holdes konstant. Når gassen avkjøles, vil trykket synke.

Ideell gasslov eller kombinert gasslov

Den ideelle gassloven, også kjent som den kombinerte gassloven , er en kombinasjon av alle variabler i de tidligere gasslovene . De ideell gasslov uttrykkes med formelen
PV = nRT
hvor
P = trykk
V = volum
n = antall mol gass
R = ideell gasskonstant
T = absolutt temperatur
Verdien av R avhenger av enhetene for trykk, volum og temperatur.
R = 0,0821 liter·atm/mol·K (P = atm, V = L og T = K)
R = 8,3145 J/mol·K (trykk x volum er energi, T = K)
R = 8,2057 m³·atm/mol·K (P = atm, V = kubikkmeter og T = K)
R = 62,3637 L·Torr/mol·K eller L·mmHg/mol·K (P = torr eller mmHg, V = L og T = K)
Den ideelle gassloven fungerer godt for gasser under normale forhold. Ugunstige forhold inkluderer høyt trykk og svært lave temperaturer.

Kinetisk teori om gasser

Kinetic Theory of Gases er en modell for å forklare egenskapene til en ideell gass. Modellen gjør fire grunnleggende antakelser:

1. Volumet av de individuelle partiklene som utgjør gassen, antas å være ubetydelig sammenlignet med volumet av gassen.
2. Partiklene er hele tiden i bevegelse. Kollisjoner mellom partikler og kantene på beholderen forårsaker trykket av gassen.
3. De enkelte gasspartikler utøver ingen krefter på hverandre.
4. Den gjennomsnittlige kinetiske energien til gassen er direkte proporsjonal med den absolutte temperaturen til gassen. Gassene i en blanding av gasser ved en bestemt temperatur vil ha samme gjennomsnittlige kinetiske energi.

Den gjennomsnittlige kinetiske energien til en gass uttrykkes med formelen:
KE_ave= 3RT/2
hvor
KE_ave= gjennomsnittlig kinetisk energi R = ideell gasskonstant
T = absolutt temperatur
De gjennomsnittlig hastighet eller rotmiddelhastigheten til individuelle gasspartikler kan bli funnet ved å bruke formelen
i_rms= [3RT/M]^1/2
hvor
i_rms= gjennomsnitt eller rotmiddel kvadrathastighet
R = ideell gasskonstant
T = absolutt temperatur
M = molar masse

Tetthet av en gass

De tettheten til en ideell gass kan beregnes ved hjelp av formelen
ρ = PM/RT
hvor
ρ = tetthet
P = trykk
M = molar masse
R = ideell gasskonstant
T = absolutt temperatur

Grahams lov om diffusjon og effusjon

Grahams lov gjelder diffusjonshastigheten eller effusjon for en gass er omvendt proporsjonal med kvadratroten av gassens molare masse.
r(M)^1/2= konstant
hvor
r = diffusjons- eller effusjonshastighet
M = molar masse
Hastighetene til to gasser kan sammenlignes med hverandre ved hjelp av formelen
r₁/r_to= (M_to)^1/2/(M₁)^1/2

Royal Gases

Den ideelle gassloven er en god tilnærming for oppførselen til ekte gasser. Verdiene forutsagt av den ideelle gassloven er vanligvis innenfor 5 % av målte virkelige verdier. Den ideelle gassloven svikter når trykket på gassen er veldig høyt eller temperaturen er veldig lav. Van der Waals-ligningen inneholder to modifikasjoner av den ideelle gassloven og brukes til å forutsi oppførselen til virkelige gasser nærmere.
Van der Waals-ligningen er
(P + an^to/I^to)(V - nb) = nRT
hvor
P = trykk
V = volum
a = trykkkorreksjonskonstant unik for gassen
b = volumkorreksjonskonstant unik for gassen
n = antall mol gass
T = absolutt temperatur
Van der Waals-ligningen inkluderer en trykk- og volumkorreksjon for å ta hensyn til interaksjonene mellom molekyler. I motsetning til ideelle gasser har de individuelle partiklene til en ekte gass interaksjoner med hverandre og har et bestemt volum. Siden hver gass er forskjellig, har hver gass sine egne korreksjoner eller verdier for a og b i van der Waals-ligningen.

Øv arbeidsark og test

Test det du har lært. Prøv disse utskrivbare arbeidsarkene for gasslover:
Gasslover arbeidsark
Gasslover arbeidsark med svar
Gasslover arbeidsark med svar og vist arbeid
Det er også en gass ​​advokatpraksisprøve med svar tilgjengelig.