Kemi

Verklig gas

Verklig gas

Vad är en riktig gas?

En Verklig gas Det är en som finns i naturen med olika kemiska strukturer och som inte visar idealiserat beteende. De kan vara diatomiska molekyler såsom syre, kväve, etc., liksom monoatomiska molekyler, inklusive helium, neon och andra. Det kan till och med finnas tyngre gaser, till exempel koldioxid, metan och ammoniak.

Idealiska gaser är en skapad modell som styr att förstå beteendet hos gaser före olika miljöförhållanden. Den SO -kallade idealgaslagen inrättades av Benoit Paul Émile Clapeyron 1834, uttalad i följande formel: PV = NRT.

Om kväve visar idealiskt och inte verkligt beteende, kan det aldrig vara flytande och existera som kryogen vätska. Källa: Stryn via Wikipedia.

Lagen är baserad på en uppsättning antaganden, inklusive: Antagande att molekylerna för en gas saknar dimensioner, det vill säga att de är punktliga och att det inte finns några attraktionskrafter mellan dessa molekyler.

Kungliga gaser uppfyller inte dessa antaganden. Under vissa förhållanden, såsom högt tryck och låga temperaturer, undviker de facket av idealiska gaser genom att öka intermolekylära krafter. Det ökar också andelen av molekylernas volym i förhållande till det totala utrymmet som ockuperas av gasen.

Egenskaper hos riktiga gaser

Förekomst av intermolekylära krafter

Bland molekylerna i en gas finns en attraktionskraft som tenderar att samla in dem som begränsar deras rörlighet. Dessa intermolekylära krafter är kända som van der Waals styrkor, för att hedra den holländska forskaren Johannes van der Waals (1837-1923).

Dessa intermolekylära krafter är Dipolo-Dipolo-interaktionen och de spridande krafterna i London. Likaså introducerade van der Waals 1873 effekten av intermolekylära krafter på tillståndets ekvationer av en gas.

När man överväger sådana interaktioner finns det en viktig avvikelse av beteendet hos verkliga gaser i förhållande till idealiska gaser; Särskilt till högt tryck och en minskning av gasvolymen, vilket ger en större interaktion mellan gasformiga molekyler.

Det kan tjäna dig: 7 kemi laboratoriepraxis (enkel)

Molekylvolym

Bland de egenskaper som tillskrivs de ideala gaserna ska betraktas som deras molekyler som punktliga; Och därför är volymen de upptar i förhållande till det totala gasutrymmet försumbar.

Volymen som ockuperas av molekylerna i en verklig gas kan emellertid vara viktig när gasen utsätts för ett tryck som ger en minskning av sin volym, vilket ökar andelen volymen av gasmolekylerna i förhållande till det totala ockuperade utrymmet för gas.

Denna situation ökar storleken på intermolekylära krafter i gas när deras molekyler närmar sig, vilket ger några förändringar i gasegenskaper. Till exempel finns det en minskning av det teoretiska trycket i gasen som utövas på väggarna i behållaren som innehåller den.

Detta beror på att frekvensen av kollisionerna av gasmolekylerna mot containerens väggar minskar. Samtidigt ökar kollisionerna mellan samma molekyler, så att deras rörlighet minskas.

Van der Waals -ekvation

Verkliga gaser kan närma sig efterlevnaden av den ideala gaslagen (PV = NRT) under specifika förhållanden. Men inte under alla förhållanden, vilket producerar behovet av att ändra den etablerade lagen.

Flera författare gav sitt bidrag till en modifiering som kunde anpassa sig till riktiga gaser. Bland dessa bidrag är van der Waals -ekvation:

(P + an2/V2) (V-NB) = NRT

Uttrycket (an2/V2) Det är en korrigering på grund av minskningen av det tryck som utövas av gasprodukten från interaktionen mellan gasmolekylerna. Termen "a" är en empirisk konstant som är typisk för varje gas och som har en enhet L2· Atm · mol-2.

Kan tjäna dig: kaliumjodid (ki): struktur, egenskaper, erhållning, användningar, risker

Uttrycket (V-NB) korrigerar effekten av att ignorera den volym som ockuperas av molekylerna på en gas på egenskaperna hos en riktig gas. Termen 'B' erhålls empiriskt och har som en enhet: l · mol-1, vars värde varierar för varje gas. B. representerar också den volym som upptar av gasmolekyler.

Joule-Thompson-effekt

När en verklig gas tvingas korsa en ventil finns det en minskning av sin volym; Men när du lämnar den expanderar den, vilket ger en minskning av gastemperaturen. Denna funktion har hittat tillämpning vid kylning.

Kompressionsfaktor (z) eller gaskomprimerbarhet

Komprimeringsfaktorn (PV/NRT) är en relation som i de ideala gaserna har ett konstant värde på 1, oavsett tryck eller temperatur som de utsätts för.

Tvärtom, riktiga gaser, som: väte (h2), kväve (n2), syre (eller2) och koldioxid (CO2), ha ett värde för kompressionsfaktorn större än 1 när trycket utövas på dem är större än 400 atm.

Koldioxid och syre kan emellertid ha ett komprimeringsfaktorvärde mindre än 1 för ett lägre tryck mindre än 400 atmosfärer. Sammanfattningsvis: Komprimeringsfaktorn är inte konstant i riktiga gaser.

Vätska

Idealiska gaser när de är föremål för en komprimering och adiabatisk expansionsprocess minskar deras temperatur och ökar deras densitet. Men utan en fasförändring. Däremot upplever verkliga gaser en fasförändring: de är flytande, de passerar till vätskefasen.

Van der Waals ekvationsapplikation

Beräkna trycket som utövas av en metangas (riktig gas) i en 0 -behållare.5 L A 25 ºC.

Kan tjäna dig: kalciumkarbid (CAC2): struktur, egenskaper, erhållning, användning

a) Vid tillämpning av den ideala gasekvationen.

b) Vid tillämpning av van der Waal -ekvationen med ett värde för konstanten 'a' av 2.25 L2· Atm · mol-2 och 0.0428 för konstanten 'B'.

I underavsnitt A)

Pv = nrt

P = nrt/v

= (1 mol) (0.082 L · Atm · mol-1· K-1) (298 K) / (0.50 L)

= 48.87 atm

Och i underavsnitt 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

En minskning av det tryck som utövas av verklig gas observeras när van der Waals -ekvation används istället för den ideala gasekvationen. Detta är en konsekvens av förekomsten av intermolekylära krafter och volymen av gasmolekyler.

Verkliga gasexempel

Alla gaser som finns i naturen är verkliga, inklusive gaser med diatomiska molekyler, såsom syre, kväve, väte, klor, fluor, brom och jod; och monoatomiska gaser, såsom helium, argon, krypton, neon och radon.

Förutom kemiska föreningar i gasformigt tillstånd såsom butan, koldioxid, svaveldioxid, metan, bland andra.

Referenser

  1. Walter J. Moore. (1963). Fysisk kemi. I kemisk kinetik. Fjärde upplagan, Longmans.
  2. Iran. Levin. (2009). Principer för fysikalik. Sjätte upplagan. MC Graw Hill.
  3. Wikipedia. (2020). Verklig gas. Hämtad från: i.Wikipedia.org
  4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (25 augusti 2020). Verklig gasdefinition och tentor. Återhämtat sig från: tankco.com
  5. Clark Jim. (2017). Idealiska gaser och den ideala gaslagen. Återhämtat sig från: Chemguide.co.Storbritannien
  6. Kemi librettexts. (10 maj 2019). Riktiga gaser. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
  7. Encyclopedia of Exempel (2019). Idealisk gas och verklig gas. Återhämtat sig från: exempel.co