Kimia

Gas sebenar

Gas sebenar

Apa itu gas sebenar?

A gas sebenar Ia adalah salah satu yang wujud dengan struktur kimia yang berbeza dan yang tidak menunjukkan tingkah laku yang ideal. Mereka boleh menjadi molekul diatomik seperti oksigen, nitrogen, dll., serta molekul monoatomik, termasuk helium, neon, dan lain -lain. Mungkin ada gas yang lebih berat, contohnya karbon dioksida, metana dan ammonia.

Gas Ideal adalah model yang dicipta yang membimbing memahami tingkah laku gas sebelum pelbagai keadaan persekitaran. Undang -undang Gas Ideal yang dipanggil oleh Benoit Paul émile Clapeyron pada tahun 1834, yang dinyatakan dalam formula berikut: PV = NRT.

Sekiranya nitrogen menunjukkan tingkah laku yang ideal dan tidak nyata, ia tidak boleh dicairkan dan wujud sebagai cecair kriogenik. Sumber: Stryn melalui Wikipedia.

Undang -undang ini berdasarkan satu set andaian, termasuk: mengandaikan bahawa molekul dimensi kekurangan gas, iaitu, mereka adalah tepat waktu dan tidak ada daya tarikan antara molekul -molekul ini.

Gas diraja tidak memenuhi andaian ini. Dalam keadaan tertentu, seperti tekanan tinggi dan suhu rendah, mereka melarikan diri dari petak gas ideal dengan meningkatkan daya intermolecular. Ia juga meningkatkan perkadaran jumlah molekul berhubung dengan jumlah ruang yang diduduki oleh gas.

Ciri -ciri gas sebenar

Kewujudan daya intermolecular

Antara molekul gas terdapat daya tarikan yang cenderung mengumpulkan mereka menyekat mobiliti mereka. Pasukan intermolecular ini dikenali sebagai pasukan van der Waals, sebagai penghormatan kepada saintis Belanda Johannes van der Waals (1837-1923).

Kekuatan intermolecular ini adalah interaksi Dipolo-dipolo dan daya dispersif London. Begitu juga, van der Waals pada tahun 1873 memperkenalkan kesan daya intermolecular pada persamaan negeri gas.

Apabila mempertimbangkan interaksi sedemikian, terdapat sisihan penting tingkah laku gas sebenar berhubung dengan gas ideal; Terutama kepada tekanan tinggi dan pengurangan jumlah gas, yang menghasilkan interaksi yang lebih besar antara molekul gas.

Ia boleh melayani anda: 7 Amalan Makmal Kimia (Mudah)

Jumlah molekul

Antara ciri -ciri yang dikaitkan dengan gas yang ideal harus dianggap sebagai molekul mereka sebagai tepat waktu; Dan oleh itu, jumlah yang mereka hadapi berhubung dengan jumlah ruang gas boleh diabaikan.

Walau bagaimanapun, jumlah yang diduduki oleh molekul gas sebenar boleh menjadi penting apabila gas tertakluk kepada tekanan yang menghasilkan pengurangan jumlahnya, meningkatkan perkadaran jumlah molekul gas berhubung dengan jumlah ruang yang diduduki untuk gas.

Keadaan ini meningkatkan magnitud daya intermolecular dalam gas apabila pendekatan molekul mereka, yang membawa beberapa perubahan dalam sifat gas. Sebagai contoh, terdapat penurunan tekanan teoretikal gas yang dikenakan di dinding bekas yang mengandunginya.

Ini kerana kekerapan perlanggaran molekul gas terhadap dinding bekas berkurangan. Sementara itu, perlanggaran antara molekul yang sama meningkat, jadi pergerakan mereka berkurang.

Persamaan Van der Waals

Gas sebenar boleh mendekati pematuhan dengan Undang -undang Gas Ideal (PV = NRT) di bawah keadaan tertentu. Tetapi tidak dalam semua keadaan, menghasilkan keperluan untuk mengubah suai undang -undang yang ditetapkan.

Beberapa penulis memberikan sumbangan mereka kepada pengubahsuaian yang dapat menyesuaikan diri dengan gas sebenar. Antara sumbangan ini ialah persamaan van der Waals:

(P + an2/V2) (V-nb) = nrt

Ungkapan (an2/V2) Ini adalah pembetulan disebabkan oleh penurunan tekanan yang dikenakan oleh produk gas interaksi antara molekul gas. Istilah 'a' adalah pemalar empirikal yang tipikal setiap gas dan yang mempunyai unit l2· Atm · mol-2.

Boleh melayani anda: kalium iodida (ki): struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan, risiko

Ekspresi (V-Nb) membetulkan kesan mengabaikan jumlah yang diduduki oleh molekul gas pada sifat-sifat gas sebenar. Istilah 'b' diperoleh secara empirik dan mempunyai unit: l · mol-1, Nilai yang berbeza untuk setiap gas. B. juga mewakili jumlah yang diduduki oleh molekul gas.

Kesan Joule-Thompson

Apabila gas sebenar terpaksa menyeberangi injap, terdapat pengurangan dalam jumlahnya; Tetapi ketika meninggalkannya ia berkembang, yang menghasilkan penurunan suhu gas. Ciri ini telah menemui aplikasi dalam penyejukan.

Faktor mampatan (z) atau kebolehmampatan gas

Faktor mampatan (PV/NRT) adalah hubungan yang dalam gas ideal mempunyai nilai malar 1, tanpa mengira tekanan atau suhu yang mana mereka tertakluk.

Sebaliknya, gas sebenar, seperti: hidrogen (h2), nitrogen (n2), oksigen (atau2) dan karbon dioksida (CO2), mempunyai nilai untuk faktor mampatan yang lebih besar daripada 1 apabila tekanan yang dikenakan ke atasnya lebih besar daripada 400 atm.

Walau bagaimanapun, karbon dioksida dan oksigen boleh mempunyai nilai faktor mampatan kurang daripada 1 untuk tekanan yang lebih rendah kurang daripada 400 atmosfera. Kesimpulannya: Faktor mampatan tidak tetap dalam gas sebenar.

Liquefación

Gas ideal apabila tertakluk kepada proses pemampatan dan adiabatik mengurangkan suhu mereka dan meningkatkan ketumpatan mereka. Tetapi tanpa perubahan fasa. Sebaliknya, gas sebenar mengalami perubahan fasa: mereka cecair, mereka lulus ke fasa cecair.

Permohonan Persamaan Van der Waals

Kirakan tekanan yang dikenakan oleh gas metana (gas sebenar) dalam bekas 0.5 L A 25 ºC.

Boleh melayani anda: kalsium karbida (CAC2): struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

a) Semasa memohon persamaan gas yang ideal.

b) Semasa memohon persamaan van der waal dengan nilai untuk pemalar 'a' dari 2.25 l2· Atm · mol-2 dan 0.0428 untuk 'b' yang berterusan.

Dalam subseksyen a)

Pv = nrt

P = nrt/v

= (1 mol) (0.082 l · atm · mol-1· K-1) (298 k) / (0.50 l)

= 48.87 atm

Dan dalam subseksyen b)

(P + an2/V2) (V-nb) = nrt

A = 225 L2· Atm · mol-2

B = 0.0428 l · mol-1

[P + (1 mol)2(2.25 l2· Atm · mol-2/(0.5 l)2)] [(0.500 L - 0.0428 l)] = (1 mol) (0.082 l · atm · mol-1) (298 k)

(P + 9 atm) (0.4572 l) = 24.36 atm · l

P = 44.28 atm

Penurunan tekanan yang dikenakan oleh gas sebenar diperhatikan apabila persamaan van der Waals digunakan dan bukannya persamaan gas yang ideal. Ini adalah akibat dari kewujudan daya intermolecular dan jumlah molekul gas.

Contoh gas sebenar

Semua gas yang wujud dalam alam semula jadi, termasuk gas dengan molekul diatom, seperti oksigen, nitrogen, hidrogen, klorin, fluorin, bromin dan iodin; dan gas monoatomik, seperti helium, argon, crypton, neon dan radon.

Selain sebatian kimia dalam keadaan gas seperti butana, karbon dioksida, sulfur dioksida, metana, antara lain.

Rujukan

  1. Walter J. Moore. (1963). Kimia Fizikal. Dalam kinetik kimia. Edisi keempat, Longmans.
  2. Iran. Levine. (2009). Prinsip Fizikokimia. Edisi keenam. MC Graw Hill.
  3. Wikipedia. (2020). Gas sebenar. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
  4. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (25 Ogos, 2020). Definisi dan peperiksaan gas sebenar. Pulih dari: Thoughtco.com
  5. Clark Jim. (2017). Gas ideal dan undang -undang gas yang ideal. Pulih dari: chemguide.co.UK
  6. Kimia Librettexts. (10 Mei 2019). Gas sebenar. Pulih dari: chem.Libretxts.org
  7. Ensiklopedia Contoh (2019). Gas ideal dan gas sebenar. Pulih dari: contoh.co