Përmbajtje

• Hapa
• Metoda 1 nga 3: Përdorimi i ekuacionit Clapeyron-Clausius
• Metoda 2 nga 3: Llogaritja e presionit të avullit në tretësira
• Metoda 3 nga 3: Llogaritja e presionit të avullit në raste të veçanta
• Këshilla

A keni lënë ndonjëherë një shishe ujë për disa orë nën diellin përvëlues dhe keni dëgjuar një zhurmë "fishkëllimë" kur e hapni? Ky tingull shkaktohet nga presioni i avullit. Në kimi, presioni i avullit është presioni i ushtruar nga avulli i një lëngu që avullon në një enë të mbyllur hermetikisht. Për të gjetur presionin e avullit në një temperaturë të caktuar, përdorni ekuacionin Clapeyron-Clausius: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Hapa

Metoda 1 nga 3: Përdorimi i ekuacionit Clapeyron-Clausius

1. 1 Shkruani ekuacionin Clapeyron-Clausius që përdoret për të llogaritur presionin e avullit ndërsa ndryshon me kalimin e kohës. Kjo formulë mund të përdoret për shumicën e problemeve fizike dhe kimike. Ekuacioni duket kështu: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), ku:
   • ΔH_vap Entshtë entalpia e avullimit të lëngut. Zakonisht mund të gjendet në një tabelë në librat shkollorë të kimisë.
   • R - konstante e gazit e barabartë me 8.314 J / (K × mol)
   • T1 është temperatura fillestare (në të cilën dihet presioni i avullit).
   • T2 është temperatura përfundimtare (në të cilën presioni i avullit është i panjohur).
   • P1 dhe P2 - presioni i avullit në temperaturat T1 dhe T2, respektivisht.
2. 2 Zëvendësoni vlerat e sasive që ju janë dhënë në ekuacionin Clapeyron-Clausius. Shumica e problemeve japin dy vlera të temperaturës dhe një vlerë presioni, ose dy vlera të presionit dhe një vlerë të temperaturës.
   • Për shembull, një enë përmban lëng në një temperaturë prej 295 K, dhe presioni i avullit të tij është 1 atmosferë (1 atm). Gjeni presionin e avullit në 393 K. Këtu ju jepen dy temperatura dhe një presion, kështu që ju mund të gjeni një presion të ndryshëm duke përdorur ekuacionin Clapeyron-Clausius. Duke zëvendësuar vlerat e dhëna në formulë, ju merrni: ln (1 / P2) = (ΔH_vap/R) ((1/393) - (1/295)).
   • Ju lutemi vini re se në ekuacionin Clapeyron-Clausius, temperatura matet gjithmonë në kelvin, dhe presioni në çdo njësi matëse (por ato duhet të jenë të njëjta për P1 dhe P2).
3. 3 Zëvendësoni konstantet. Ekuacioni Clapeyron-Clausius përmban dy konstante: R dhe ΔH_vap... R është gjithmonë 8.314 J / (K × mol). Vlera ΔH_vap (entalpia e avullimit) varet nga substanca, presioni i avullit të së cilës po përpiqeni të gjeni; kjo konstante zakonisht mund të gjendet në një tabelë në librat shkollorë të kimisë ose në uebfaqe (për shembull, këtu).
   • Në shembullin tonë, le të themi se ka ujë në enë. ΔH_vap uji është i barabartë me 40.65 kJ / mol ose i barabartë me 40650 J / mol.
   • Futni konstantet në formulë dhe merrni: ln (1/P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 Zgjidhni ekuacionin duke përdorur operacione algjebrike.
   • Në shembullin tonë, ndryshorja e panjohur është nën shenjën e logaritmit natyror (ln). Për të hequr qafe logaritmin natyror, shndërroni të dy anët e ekuacionit në fuqinë e konstantes matematikore "e". Me fjale te tjera, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Tani zgjidh ekuacionin:
   • ln (1 / P2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = e
   • 1 / P2 = 0.0165
   • P2 = 0.0165 = 60.76 atm. Kjo ka kuptim, pasi ngritja e temperaturës në një enë të mbyllur hermetikisht me 100 gradë do të rrisë avullimin, i cili do të rrisë ndjeshëm presionin e avullit.

Metoda 2 nga 3: Llogaritja e presionit të avullit në tretësira

1. 1 Shkruani ligjin e Raoult. Në jetën reale, lëngjet e pastra janë të rralla; ne shpesh merremi me zgjidhje. Një zgjidhje bëhet duke shtuar një sasi të vogël të një kimikati të caktuar të quajtur "tretësirë" në një sasi më të madhe të një kimikati tjetër të quajtur "tretës". Në rastin e zgjidhjeve, përdorni ligjin e Raoult:P_zgjidhje = P_tretësX_tretës, ku:
   • P_zgjidhje Pressureshtë presioni i avullit të tretësirës.
   • P_tretës Pressureshtë presioni i avullit të tretësit.
   • X_tretës - fraksioni mol i tretësit.
   • Nëse nuk e dini se çfarë është një fraksion nishani, lexoni më tej.
2. 2 Përcaktoni se cila substancë do të jetë tretësi dhe cila tretësirë. Kujtoni që një substancë e tretur është një substancë që tretet në një tretës, dhe një tretës është një substancë që tret një tretësirë.
   • Konsideroni një shembull shurupi. Për të marrë një shurup, një pjesë e sheqerit shpërndahet në një pjesë të ujit, kështu që sheqeri është një tretësirë ​​dhe uji është një tretës.
   • Vini re se formula kimike për saharozën (sheqeri i zakonshëm) është C₁₂H₂₂O₁₁... Ne do të kemi nevojë për të në të ardhmen.
3. 3 Gjeni temperaturën e tretësirës, ​​pasi ajo do të ndikojë në presionin e avullit të saj. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më i lartë është presioni i avullit, pasi avullimi rritet me rritjen e temperaturës.
   • Në shembullin tonë, le të themi se temperatura e shurupit është 298 K (rreth 25 ° C).
4. 4 Gjeni presionin e avullit të tretësit. Vlerat e presionit të avullit për shumë kimikate të zakonshme jepen në doracakët e kimisë, por këto zakonisht jepen në temperatura 25 ° C / 298 K ose në pikat e vlimit të tyre. Nëse në problem ju janë dhënë temperatura të tilla, përdorni vlerat nga librat e referencës; përndryshe, ju duhet të llogaritni presionin e avullit në një temperaturë të caktuar të substancës.
   • Për ta bërë këtë, përdorni ekuacionin Clapeyron-Clausius, duke zëvendësuar presionin e avullit dhe temperaturën prej 298 K (25 ° C) në vend të P1 dhe T1, respektivisht.
   • Në shembullin tonë, temperatura e tretësirës është 25 ° C, prandaj përdorni vlerën nga tabelat e referencës - presioni i avullit të ujit në 25 ° C është 23.8 mmHg.
5. 5 Gjeni fraksionin mol të tretësit. Për ta bërë këtë, gjeni raportin e numrit të moleve të një substance me numrin e përgjithshëm të moleve të të gjitha substancave në tretësirë. Me fjalë të tjera, fraksioni mol i secilës substancë është (numri i moleve të substancës) / (numri i përgjithshëm i moleve të të gjitha substancave).
   • Le të themi se keni përdorur 1 litër ujë dhe 1 litër sakarozë (sheqer) për të bërë një shurup. Në këtë rast, është e nevojshme të gjesh numrin e nishaneve të secilës substancë. Për ta bërë këtë, ju duhet të gjeni masën e secilës substancë, dhe pastaj përdorni masat molare të këtyre substancave për të marrë nishane.
   • Pesha 1 litër ujë = 1000 g
   • Pesha 1 litër sheqer = 1056.7 g
   • Nishan (ujë): 1000 g × 1 mol / 18.015 g = 55.51 mol
   • Nishan (sakarozë): 1056.7 g × 1 mol / 342.2965 g = 3.08 mol (vini re se ju mund të gjeni masën molare të saharozës nga formula e saj kimike C₁₂H₂₂O₁₁).
   • Numri total i nishaneve: 55.51 + 3.08 = 58.59 mol
   • Pjesa mole e ujit: 55.51 / 58.59 = 0.947.
6. 6 Tani futni të dhënat dhe vlerat e gjetura të sasive në ekuacionin Raoult të dhënë në fillim të këtij seksioni (P_zgjidhje = P_tretësX_tretës).
   • Në shembullin tonë:
   • P_zgjidhje = (23.8 mmHg) (0.947)
   • P_zgjidhje = 22.54 mmHg Art Kjo ka kuptim, pasi një sasi e vogël sheqeri shpërndahet në një sasi të madhe uji (nëse matet në nishane; sasia e tyre është e njëjtë në litra), kështu që presioni i avullit do të ulet pak.

Metoda 3 nga 3: Llogaritja e presionit të avullit në raste të veçanta

1. 1 Përcaktimi i kushteve standarde. Shpesh në kimi, vlerat e temperaturës dhe presionit përdoren si një lloj vlere "e paracaktuar". Këto vlera quhen temperaturë dhe presion standard (ose kushte standarde). Në problemet e presionit të avullit, kushtet standarde shpesh përmenden, kështu që është më mirë të mbani mend vlerat standarde:
   • Temperatura: 273.15 K / 0˚C / 32 F
   • Presioni: 760 mmHg / 1 atm / 101.325 kPa
2. 2 Rishkruani ekuacionin Clapeyron-Clausius për të gjetur ndryshore të tjera. Pjesa e parë e këtij artikulli tregoi se si të llogariten presionet e avullit të substancave të pastra. Megjithatë, jo të gjitha problemet kërkojnë gjetjen e presionit P1 ose P2; në shumë probleme është e nevojshme të llogaritet temperatura ose vlera e ΔH_vap... Në raste të tilla, rishkruani ekuacionin Clapeyron-Clausius duke izoluar të panjohurën në njërën anë të ekuacionit.
   • Për shembull, duke pasur parasysh një lëng të panjohur, presioni i avullit i të cilit është 25 Torr në 273 K dhe 150 Torr në 325 K. isshtë e nevojshme të gjendet entalpia e avullimit të këtij lëngu (domethënë ΔH_vap) Zgjidhja për këtë problem:
   • 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 Tani zëvendësoni vlerat e dhëna për ju:
   • 8.314 J / (K × mol) (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_vap
   • 8.314 J / (K × mol) × 3033.90 = ΔH_vap = 25223.83 J / mol
3. 3 Konsideroni presionin e avullit të depërtimit. Në shembullin tonë nga pjesa e dytë e këtij artikulli, tretësira - sheqeri - nuk avullon, por nëse tretja prodhon avull (avullon), presioni i avullit duhet të merret parasysh. Për ta bërë këtë, përdorni një formë të modifikuar të ekuacionit të Raoult: P_zgjidhje = Σ (F_substancëX_substancë), ku simboli Σ (sigma) do të thotë se është e nevojshme të shtohen vlerat e presioneve të avullit të të gjitha substancave që përbëjnë zgjidhjen.
   • Për shembull, merrni parasysh një zgjidhje të bërë nga dy kimikate: benzeni dhe tolueni. Vëllimi i përgjithshëm i zgjidhjes është 120 mililitra (ml); 60 ml benzen dhe 60 ml toluen.Temperatura e tretësirës është 25 ° C, dhe presioni i avullit në 25 ° C është 95.1 mm Hg. për benzen dhe 28.4 mm Hg. për toluenin. Shtë e nevojshme të llogaritet presioni i avullit të zgjidhjes. Ne mund ta bëjmë këtë duke përdorur dendësitë e substancave, peshat e tyre molekulare dhe vlerat e presionit të avullit:
   • Pesha (benzen): 60 ml = 0.06 l × 876.50 kg / 1000 l = 0.053 kg = 53 g
   • Masa (toluen): 0.06 L × 866.90 kg / 1000 L = 0.052 kg = 52 g
   • Nishan (benzen): 53 g × 1 mol / 78.11 g = 0.679 mol
   • Nishan (toluen): 52 g × 1 mol / 92.14 g = 0.564 mol
   • Numri total i nishaneve: 0.679 + 0.564 = 1.243
   • Pjesa mole (benzen): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • Pjesa e moleve (toluen): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Zgjidhja: P_zgjidhje = P_benzenX_benzen + F_toluenX_toluen
   • P_zgjidhje = (95.1 mmHg) (0.546) + (28.4 mmHg) (0.454)
   • P_zgjidhje = 51.92 mm Hg. Art + 12.89 mm Hg. Art = 64.81 mmHg Art

Këshilla

• Për të përdorur ekuacionin Clapeyron Clausius, temperatura duhet të specifikohet në gradë Kelvin (e shënuar me K). Nëse temperatura juaj është dhënë në Celsius, ju duhet ta konvertoni atë duke përdorur formulën e mëposhtme: T_k = 273 + T_c
• Metoda e mësipërme funksionon sepse energjia është drejtpërdrejt proporcionale me sasinë e nxehtësisë. Temperatura e lëngut është faktori i vetëm mjedisor që ndikon në presionin e avullit.