Isi

• Langkah
• Nasihat
• Peringatan
• Apa yang kau butuhkan

Dalam kimia, "tekanan parsial" adalah tekanan setiap gas dalam campuran gas yang bekerja di lingkungan sekitar, seperti tangki sampel gas di laboratorium, tangki bahan bakar penyelam, atau ruang sekitarnya. suasana. Anda dapat menghitung tekanan setiap gas dalam campuran jika Anda mengetahui massa, volume, dan suhunya. Anda kemudian menambahkan tekanan parsial untuk mendapatkan tekanan total campuran gas, atau Anda menemukan tekanan total terlebih dahulu dan kemudian mencari tekanan parsial.

Langkah

Bagian 1 dari 3: Memahami sifat gas

1. 

   Perlakukan setiap gas sebagai gas "ideal". Dalam kimia, gas ideal adalah gas yang berinteraksi dengan gas lain tanpa tertarik ke molekulnya. Molekul gas dapat bertabrakan satu sama lain dan memantul seperti bola biliar tanpa deformasi.
   • Tekanan gas ideal meningkat saat dikompresi ke ruang yang lebih kecil dan berkurang saat gas tersebut menyebar ke ruang yang lebih besar. Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Boyle (dinamai menurut ilmuwan Robert Boyle). Rumus matematika menunjukkan bahwa hubungan ini adalah k = P x V, atau lebih sederhananya k = PV, di mana k adalah hubungan konstan antara tekanan dan volume, P adalah tekanan dan V adalah benda. daerah.
   • Masalahnya bisa diberikan tekanan di salah satu dari banyak unit yang berbeda. Di mana pascal (Pa) didefinisikan sebagai gaya newton yang bekerja pada meter persegi. Satuan lainnya adalah atmosfer (atm), yang didefinisikan sebagai tekanan atmosfer bumi pada ketinggian yang sama dengan permukaan laut. Tekanan 1 atm adalah 101,325 Pa.
   • Temperatur gas ideal meningkat seiring dengan peningkatan dan penurunan volume seiring dengan penurunan volume. Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Charles (dinamai menurut nama ilmuwan Jacques Charles). Rumus matematika untuk ini adalah k = V / T, di mana k adalah hubungan konstan antara volume dan suhu, V adalah volume, dan T adalah suhu.
   • Suhu gas dalam persamaan ini dihitung dalam derajat Kelvin, dan derajat Kelvin dengan menambahkan derajat Celcius sebanyak 273.
   • Kedua hubungan ini dapat digabungkan menjadi satu persamaan: k = PV / T, atau dapat ditulis sebagai PV = kT.

2. 

   
   
   Mendefinisikan satuan massa yang digunakan untuk mengukur gas. Gas memiliki massa dan volume. Volume biasanya diukur dalam liter (l), tetapi ada dua massa gas.
   • Massa konvensional diukur dalam gram atau, jika massanya cukup besar, dalam kilogram.
   • Karena kebanyakan gas seringkali sangat ringan, mereka juga diukur dengan bentuk massa lain yang disebut massa molar atau massa molar. Massa molar didefinisikan sebagai penjumlahan massa atom setiap atom dalam komposisi gas, dengan massa masing-masing atom dibandingkan dengan massa karbon (nilai 12).
   • Karena atom dan molekul sangat kecil untuk dihitung, massa gas ditentukan dalam mol. Jumlah mol gas dapat dihitung dengan membagi massa gas dengan massa molar, dan dilambangkan dengan huruf n.
   • Kita dapat mengganti k konstanta apa pun dalam persamaan gas dengan hasil perkalian n, jumlah mol dan konstanta baru R. Sekarang kita memiliki persamaan nR = PV / T atau PV = nRT.
   • Nilai R tergantung pada satuan yang digunakan untuk mengukur tekanan, volume dan temperatur gas. Jika volume dalam liter, suhu dalam derajat Kelvin, dan tekanan dalam atmosfer, ini adalah 0,0821 L atm / K mol. Anda juga dapat menuliskan 0,0821 L atm K mol untuk menghindari penggunaan garis miring pembagian dalam satuan ukuran.

3. 

   
   
   Hukum Dalton tentang tekanan parsial. Hukum ini dikemukakan oleh ahli kimia dan fisikawan John Dalton, yang mempresentasikan konsep unsur kimia yang terbuat dari atom untuk pertama kalinya. Hukum Dalton menyatakan bahwa tekanan total dari campuran gas merupakan tekanan total dari setiap gas dalam campuran.
   • Hukum Dalton dapat dituliskan ke dalam persamaan setelah P_total = P₁ + P₂ + P₃ ... dengan besarnya tekanan P sama dengan banyaknya gas dalam campuran.
   • Persamaan Hukum Dalton dapat dikembangkan ketika berurusan dengan gas yang tekanan parsial tidak diketahui, tetapi volume dan suhunya diketahui. Tekanan parsial gas adalah tekanan yang diberikan oleh jumlah yang sama dari gas dalam tangki yang hanya berisi gas itu sendiri.
   • Untuk setiap tekanan parsial, kita dapat menulis ulang persamaan gas ideal PV = nRT menjadi bentuk yang hanya memiliki P di sisi kiri tanda sama dengan. Jadi, kita harus membagi kedua sisi dengan V: PV / V = ​​nRT / V. Dua V di sisi kiri dihilangkan, meninggalkan P = nRT / V di akhir.
   • Kemudian ganti rumus ini dengan setiap huruf P di sisi kanan persamaan tekanan parsial: P_total = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃ …
   iklan

Bagian 2 dari 3: Hitung tekanan parsial, lalu tekanan total

1. 

   
   
   
   
   Tentukan persamaan tekanan parsial untuk soal yang diberikan. Untuk menggambarkan perhitungan ini, misalkan kita memiliki botol 2 liter yang mengandung 3 gas: nitrogen (N₂), oksigen (O₂), dan karbon dioksida (CO₂). Setiap gas memiliki 10 g, dan temperatur tiap gas dalam silinder adalah 37 derajat Celcius, kita perlu mencari tekanan parsial masing-masing gas dan tekanan total campuran gas yang bekerja pada silinder.
   • Persamaan tekanan parsial ditulis sebagai berikut P_total = P_Nitrogen + P_oksigen + P_{karbon dioksida}.
   • Karena kita mencari tekanan masing-masing gas, kita tahu volumenya, suhunya, dan kita bisa mencari nomor mol masing-masing gas berdasarkan massanya, persamaan ini ditulis ulang menjadi: P_total = (nRT / V) _Nitrogen + (nRT / V) _oksigen + (nRT / V) _{karbon dioksida}

2. 

   
   
   Ubah suhu menjadi derajat Kelvin. Temperatur gas adalah 37 derajat Celcius jadi kita tambahkan 37 ditambah 273 untuk mendapatkan 310 derajat K.

3. 

   Temukan jumlah mol setiap gas di dalam botol. Jumlah mol gas adalah massa gas dibagi dengan massa molar, di mana massa molar adalah massa total setiap atom penyusun zat.
   • Untuk gas pertama, nitrogen memiliki rumus molekul (N₂), setiap atom memiliki massa 14. Karena molekul nitrogen memiliki dua atom, kita harus mengalikan 14 dengan 2 untuk mendapatkan berat molekul nitrogen 28. Kemudian bagi massa dalam gram dengan 10g. berikan 28 untuk mendapatkan jumlah mol, bulatkan hasilnya menjadi sekitar 0,4 mol gas nitrogen.
   • Untuk gas kedua, oksigen memiliki rumus molekul (O₂), setiap atom memiliki massa 16. Molekul oksigen juga memiliki dua atom, kita harus mengalikan 16 dengan 2 untuk mendapatkan massa molekul oksigen 32. Membagi 10g dengan 32 memberikan hasil perkiraan. 0,3 mol oksigen di dalam botol.
   • Gas ketiga adalah rumus karbon dioksida (CO₂), ada 3 atom: satu atom karbon bermassa 12, dua atom oksigen dengan massa masing-masing atom 16. Kita tambahkan massa tiga atom: 12 + 16 + 16 = 44 adalah massa molekul. Membagi 10g dengan 44 menghasilkan sekitar 0,2 mol karbon dioksida.

4. 

   
   
   Masukkan nilai mol, volume, dan suhu ke dalam persamaan. Sekarang persamaannya terlihat seperti ini: P_total = (0,4 * R * 310/2) _Nitrogen + (0,3 * R * 310/2) _oksigen + (0,2 * R * 310/2) _{karbon dioksida}.
   • Untuk kesederhanaan kami menghilangkan satuan ukuran untuk nilai-nilai. Satuan-satuan ini akan dihancurkan setelah Anda menyelesaikan persamaan, hanya menyisakan satuan ukuran hasil dalam tekanan.

5. 

   Gantikan nilai konstanta R. Kami akan menghitung hasil tekanan parsial dan total di atmosfer, jadi kami akan menggunakan nilai R 0,0821 L atm / K mol. Menempatkan nilai ini ke dalam persamaan menghasilkan P_total =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Nitrogen + (0,3 *0,0821 * 310/2) _oksigen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{karbon dioksida}.

6. 

   Hitung tekanan parsial setiap gas. Sekarang setelah kita memasukkan nilai-nilai kita, hal berikutnya yang harus dilakukan adalah menyelesaikannya.
   • Untuk tekanan parsial nitrogen, kalikan 0,4 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 derajat K, kemudian bagi dengan 2 liter: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5.09 atm (perkiraan).
   • Untuk tekanan parsial oksigen, kalikan 0,3 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 derajat K, kemudian bagi dengan 2 liter: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm (sekitar).
   • Untuk tekanan parsial karbondioksida, kalikan 0,2 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 derajat K, kemudian bagi dengan 2 liter: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2.54 atm (perkiraan).
   • Sekarang jumlahkan tekanan-tekanan ini untuk menemukan tekanan total: P_total = 5.09 + 3.82 + 2.54 = 11.45 atm (perkiraan).
   iklan

Bagian 3 dari 3: Hitung tekanan total, lalu tekanan parsial

1. 

   Tentukan persamaan tekanan parsial seperti di atas. Sekali lagi, misalkan kita memiliki botol 2 liter yang berisi 3 gas: nitrogen (N₂), oksigen (O₂), dan karbon dioksida (CO₂). Setiap gas memiliki 10 g, dan temperatur tiap gas dalam silinder adalah 37 derajat Celcius.
   • Suhu Kelvin masih 310 derajat, dan seperti di atas, kita memiliki sekitar 0,4 mol nitrogen, 0,3 mol oksigen, dan 0,2 mol karbon dioksida.
   • Demikian pula, kami akan menghitung hasil di bawah atmosfer jadi kami akan menggunakan nilai R 0,0821 L atm / K mol.
   • Pada titik ini persamaan tekanan parsial tetap: P_total =(0,4 * 0,0821 * 310/2) _Nitrogen + (0,3 *0,0821 * 310/2) _oksigen + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{karbon dioksida}.

2. 

   Tambahkan jumlah mol setiap gas dalam silinder untuk mencari jumlah mol campuran gas. Karena volume dan suhu gas dalam silinder sama, dan massa molekul masing-masing gas juga dikalikan dengan konstanta yang sama, kita dapat menggunakan sifat distributif matematika untuk menulis ulang persamaan tersebut. Prosesnya adalah P_total = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • Tambahkan 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol campuran gas. Persamaan selanjutnya direduksi menjadi P._total = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   Temukan tekanan total campuran gas. Ambil 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol (perkiraan).

4. 

   Tentukan proporsi setiap gas yang menyusun campuran. Anda membagi jumlah mol per gas dengan total mol campuran gas.
   • Kami memiliki 0,4 mol nitrogen jadi kami mengambil 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) dalam campuran gas (sekitar).
   • Kami memiliki 0,3 mol oksigen jadi kami mengambil 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) dalam campuran gas (perkiraan).
   • Kami memiliki 0,2 mol karbon dioksida jadi kami mengambil 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) dalam campuran gas (sekitar).
   • Meskipun perkiraan persentase di atas hanya berjumlah 0,99, pada kenyataannya, desimalnya terus berulang, dengan jumlah yang berupa rangkaian 9 setelah koma. Menurut definisi, ini setara dengan 1 atau 100 persen.

5. 

   Kalikan rasio massa per gas dengan tekanan total untuk mencari tekanan parsial.
   • Ambil 0,44 * 11,45 = 5,04 atm (perkiraan).
   • Ambil 0,33 * 11,45 = 3,78 atm (perkiraan).
   • Ambil 0,22 * 11,45 = 2,52 atm (perkiraan).
   iklan

Nasihat

• Anda akan melihat sedikit perbedaan antara perhitungan tekanan parsial dan perhitungan tekanan parsial terlebih dahulu dan perhitungan tekanan parsial. Ingatlah bahwa nilai yang dihitung hanyalah angka perkiraan karena kita membulatkan ke 1 atau 2 angka setelah koma untuk membuatnya lebih sederhana.Jika kita menggunakan kalkulator untuk melakukan kalkulasi tanpa pembulatan, deviasi antara kedua metode ini akan semakin kecil, tidak genap.

Peringatan

• Bagi penyelam, pengetahuan tentang tekanan parsial gas sangat penting karena berkaitan dengan kehidupan mereka. Tekanan parsial oksigen yang terlalu rendah dapat menyebabkan hilangnya kesadaran atau kematian, sedangkan tekanan parsial nitrogen atau oksigen yang terlalu tinggi dapat menyebabkan keracunan.

Apa yang kau butuhkan

• Laptop
• Buku referensi untuk massa atom / massa molar