Gazi ka një reaktivitet të lartë në krahasim me trupat e lëngët dhe të ngurtë për shkak të sipërfaqes së madhe të sipërfaqes së tij aktive dhe energjisë së lartë kinetike të grimcave që formojnë sistemin. Në këtë rast, aktiviteti kimik i gazit, presioni i tij dhe disa parametra të tjerë varen nga përqendrimi i molekulave. Le të shqyrtojmë në këtë artikull se çfarë është kjo vlerë dhe si mund të llogaritet.
Për çfarë gazi po flasim?
Ky artikull do të shqyrtojë të ashtuquajturat gazra idealë. Ata neglizhojnë madhësinë e grimcave dhe ndërveprimin midis tyre. I vetmi proces që ndodh në gazrat idealë janë përplasjet elastike midis grimcave dhe mureve të enëve. Rezultati i këtyre përplasjeve është një presion absolut.
Çdo gaz i vërtetë i afrohet idealit në vetitë e tij nëse presioni ose dendësia e tij zvogëlohet dhe temperatura e tij absolute rritet. Megjithatë, ka kimikate që, edhe në densitet të ulët dhe të lartëtemperaturat janë larg nga ideali i gazit. Një shembull i mrekullueshëm dhe i njohur i një substance të tillë është avulli i ujit. Fakti është se molekulat e tij (H2O) janë shumë polare (oksigjeni largon densitetin e elektroneve nga atomet e hidrogjenit). Polariteti çon në një ndërveprim elektrostatik të rëndësishëm midis tyre, i cili është një shkelje e rëndë e konceptit të një gazi ideal.
Ligji universal i Clapeyron-Mendeleev
Për të qenë në gjendje të llogarisni përqendrimin e molekulave të një gazi ideal, duhet të njiheni me ligjin që përshkruan gjendjen e çdo sistemi gazi ideal, pavarësisht nga përbërja e tij kimike. Ky ligj mban emrat e francezit Emile Clapeyron dhe shkencëtarit rus Dmitri Mendeleev. Ekuacioni përkatës është:
PV=nRT.
Barazia thotë se produkti i presionit P dhe vëllimit V duhet të jetë gjithmonë në përpjesëtim me produktin e temperaturës absolute T dhe sasisë së substancës n për një gaz ideal. Këtu R është koeficienti i proporcionalitetit, i cili quhet konstanta e gazit universal. Tregon sasinë e punës që bën 1 mol gaz si rezultat i zgjerimit nëse nxehet me 1 K (R=8, 314 J/(molK)).
Përqendrimi i molekulave dhe llogaritja e tij
Sipas përkufizimit, përqendrimi i atomeve ose molekulave kuptohet si numri i grimcave në sistem, i cili bie për njësi vëllimi. Matematikisht, mund të shkruani:
cN=N/V.
Ku N është numri i përgjithshëm i grimcave në sistem.
Para se të shkruajmë formulën për përcaktimin e përqendrimit të molekulave të gazit, le të kujtojmë përkufizimin e sasisë së substancës n dhe shprehjen që lidh vlerën e R me konstanten Boltzmann kB:
n=N/NA;
kB=R/NA.
Duke përdorur këto barazi, ne shprehim raportin N/V nga ekuacioni universal i gjendjes:
PV=nRT=>
PV=N/NART=NkBT=>
cN=N/V=P/(kBT).
Pra morëm formulën për përcaktimin e përqendrimit të grimcave në një gaz. Siç mund ta shihni, është drejtpërdrejt proporcionale me presionin në sistem dhe në përpjesëtim të kundërt me temperaturën absolute.
Meqenëse numri i grimcave në sistem është i madh, përqendrimi cNështë i papërshtatshëm për t'u përdorur gjatë kryerjes së llogaritjeve praktike. Në vend të kësaj, përqendrimi molar c përdoret më shpesh. Përcaktohet për një gaz ideal si më poshtë:
c=n/V=P/(R T).
Shembull problem
Është e nevojshme të llogaritet përqendrimi molar i molekulave të oksigjenit në ajër në kushte normale.
Për të zgjidhur këtë problem, mbani mend se ajri përmban 21% oksigjen. Në përputhje me ligjin e D alton-it, oksigjeni krijon një presion të pjesshëm prej 0,21P0, ku P0=101325 Pa (një atmosferë). Kushtet normale supozojnë gjithashtu një temperaturë prej 0 oC(273,15 K).
Ne i dimë të gjithë parametrat e nevojshëm për të llogaritur përqendrimin molar të oksigjenit në ajër. Ne marrim:
c(O2)=P/(R T)=0,21101325/(8,314273, 15)=9,37 mol/m3.
Nëse ky përqendrim reduktohet në një vëllim prej 1 litër, atëherë marrim vlerën 0,009 mol/L.
Për të kuptuar se sa molekula O2 përmbahen në 1 litër ajër, shumëzojeni përqendrimin e llogaritur me numrin NA. Pas përfundimit të kësaj procedure, marrim një vlerë të madhe: N(O2)=5, 641021molekula.
