Kemija

Pravi plin

Pravi plin

Kaj je pravi plin?

A Pravi plin To je ena, ki v naravi obstaja z različnimi kemičnimi strukturami in ne kaže idealiziranega vedenja. Lahko so diatomske molekule, kot so kisik, dušik itd., kot tudi monoatomske molekule, vključno s helijem, neonom in drugimi. Obstajajo lahko celo težji plini, na primer ogljikov dioksid, metan in amonijak.

Idealni plini je ustvarjen model, ki vodi razumevanje vedenja plinov pred različnimi okoljskimi pogoji. Zakon o idealnih plinih tako imenovanih je leta 1834 ustanovil Benoit Paul Émile Clapeyron, nakazan v naslednji formuli: PV = NRT.

Če dušik kaže idealno in ne resnično vedenje, nikoli ne bi mogel biti utekočinjen in obstaja kot kriogena tekočina. Vir: Stryn prek Wikipedije.

Zakon temelji na nizu predpostavk, vključno z: ob predpostavki, da molekule plina primanjkuje dimenzij, to je, da so natančne in da med temi molekulami ni nobenih sil privlačnosti.

Kraljevi plini ne izpolnjujejo teh predpostavk. V določenih pogojih, kot so visoki pritiski in nizke temperature, se izognejo predelku idealnih plinov s povečanjem medmolekularnih sil. Prav tako povečuje delež volumna molekul glede na skupni prostor, ki ga zaseda plin.

Značilnosti resničnih plinov

Obstoj medmolekularnih sil

Med molekulami plina obstaja sila privlačnosti, ki jih nabira, ki omejuje njihovo mobilnost. Te medmolekularne sile so znane kot Van der Waals Force v čast nizozemskega znanstvenika Johannesa van der Waalsa (1837-1923).

Te medmolekularne sile so interakcija Dipolo-Dipolo in londonske disperzivne sile. Prav tako je Van der Waals leta 1873 uvedel učinek medmolekulskih sil na državne enačbe plina.

Pri obravnavi takšnih interakcij obstaja pomemben odstopanje vedenja resničnih plinov glede na idealne pline; zlasti do visokih tlakov in zmanjšanja volumna plina, kar povzroča večjo interakcijo med plinastimi molekuli.

Lahko vam služi: 7 kemijske laboratorijske prakse (preproste)

Volumen molekul

Med značilnostmi, ki jih pripisujejo idealnim plinom, je treba njihove molekule obravnavati kot točne; In zato je prostornina, ki jo zasedajo glede na skupni plinski prostor.

Vendar je lahko volumen, ki ga zasedajo molekule resničnega plina, pomemben, če je plin podvržen tlaku, ki povzroči zmanjšanje volumna, kar povečuje delež volumna molekul plina glede na skupni zasedeni prostor za plin.

Ta situacija poveča obseg medmolekulskih sil v plinu, ko se približajo njihove molekule, kar prinaša nekaj sprememb v lastnostih plina. Na primer, na stenah posode, ki ga vsebuje, se zniža teoretični tlak plina, ki ga vsebuje.

To je zato, ker se pogostost trkov molekul plina ob sten posode zmanjšuje. Medtem se trki med istimi molekulami povečajo, zato se njihova mobilnost zmanjša.

Van der Waals enačba

Resnični plini se lahko v določenih pogojih približajo skladnosti z zakonom o idealnih plinih (PV = NRT). Vendar ne pod vsemi pogoji, ki povzročajo potrebo po spreminjanju ustaljenega zakona.

Več avtorjev je prispevalo k spremembi, ki bi se lahko prilagodila resničnim plinom. Med temi prispevki je enačba van der Waalsa:

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

Izraz (an2/V2) Gre za popravek zaradi znižanja tlaka, ki ga ima plinski produkt interakcije med molekulami plina. Izraz "a" je empirična konstanta, ki je značilna za vsak plin in ki ima kot enoto L2· ATM · mol-2.

Vam lahko služi: kalijev jodid (ki): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe, tveganja

Izraz (V-NB) popravlja učinek ignoriranja volumna, ki ga zasedajo molekule plina na lastnosti pravega plina. Izraz "b" dobimo empirično in ima kot enoto: l · mol-1, katere vrednost se razlikuje za vsak plin. B. predstavlja tudi prostornino, ki ga zasedajo molekule plina.

Joule-Thompson učinek

Ko je pravi plin prisiljen prečkati ventil, pride do zmanjšanja prostornine; Ko pa ga pustite, se razširi, kar povzroči znižanje temperature plina. Ta funkcija je našla aplikacijo v hladilniku.

Faktor stiskanja (z) ali stisljivost plina

Faktor stiskanja (PV/NRT) je razmerje, ki ima v idealnih plinih konstantno vrednost 1, ne glede na tlak ali temperaturo, na katero so podvrženi.

Nasprotno, resnični plini, kot je: vodik (h2),, dušik (n2), kisik (ali2) in ogljikov dioksid (CO2), če je tlak, ki je na njih, večji od 400 atm.

Vendar imata ogljikov dioksid in kisik lahko vrednost kompresije, ki je manjša od 1 za nižji tlak, manjši od 400 atmosfer. Za zaključek: faktor stiskanja v resničnih plinih ni konstanten.

Utekočinjeni

Idealni plini, če so podvrženi stiskanju in adiabatskem postopku širjenja, znižajo temperaturo in povečajo njihovo gostoto. Toda brez fazne spremembe. V nasprotju s tem resnični plini doživljajo fazno spremembo: utekočinijo se, prehajajo v tekočo fazo.

Aplikacija Van Der Waals Enačba

Izračunajte tlak, ki ga ima plin metana (realni plin) v 0 posodi.5 l A 25 ° C.

Vam lahko služi: kalcijev karbid (CAC2): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

a) pri uporabi idealne enačbe gase.

b) pri uporabi enačbe van der waal z vrednostjo za konstantno 'a' od 2.25 l2· ATM · mol-2 in 0.0428 za konstantno 'B'.

V pododdelku A)

Pv = nrt

P = nrt/v

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

= 48.87 ATM

In v pododdelku 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

Zmanjšanje tlaka, ki ga izvaja realni plin. To je posledica obstoja medmolekulskih sil in volumna molekul gaze.

Pravi primeri plina

Vsi plini, ki obstajajo v naravi, so resnični, vključno s plini z diatomskimi molekulami, kot so kisik, dušik, vodik, klor, fluor, bromin in jod; in monoatomski plini, kot so helij, argon, kripto, neonski in radon.

Poleg kemičnih spojin v plinastih stanju, kot so butan, ogljikov dioksid, žveplo dioksid, metan, med drugim.

Reference

  1. Walter J. Moore. (1963). Fizikalna kemija. V kemični kinetiki. Četrta izdaja, Longmans.
  2. Iran. Levine. (2009). Načela fizikalnokemije. Šesta izdaja. MC Graw Hill.
  3. Wikipedija. (2020). Pravi plin. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
  4. Čelada, Anne Marie, ph.D. (25. avgust 2020). Prava definicija plina in izpiti. Okreval od: Thoughtco.com
  5. Clark Jim. (2017). Idealni plini in zakon o idealnem plinu. Okrevano od: Chemguide.co.Združeno kraljestvo
  6. Kemija librettexts. (10. maja 2019). Pravi plini. Okrevano od: kem.Librettexts.org
  7. Enciklopedija primerov (2019). Idealen plin in pravi plin. Obnovi se od: Primeri.co