Gratis trinnvis instruksjoner 
Anta for eksempel at utsagnet indikerer at det er en beholder full av væske ved 295 K, hvis damptrykk er lik 1 atmosfære (atm). Spørsmålet er: Hva er damptrykket ved 393 K? Vi har to temperaturverdier og ett trykk, så vi kan finne den andre trykkverdien ved å bruke Clausius-Clapeyron-ligningen. Bytt ut verdiene med variablene og vi får ln(1/P2) = (ΔHvap/R)((1/393) - (1/295)). Legg merke til at i Clausius-Clapeyron-ligninger du alltid Kelvin brukes som temperatur. Du kan bruke hvilken som helst enhet for trykk, så lenge de er like for både P1 og P2. 
I vårt eksempel, anta at væsken vår er rent vann. La oss se på en tabell med ΔHvap verdier, så ser vi at ΔHvap ca. 40,65 KJ/mol er. Siden vi bruker joule for verdien av H (i stedet for kilojoule), kan vi konvertere dette til `40.650 J/mol.` Å legge inn konstantene i ligningen vår gir ln(1/P2) = (40.650/8314)((1/393) - (1/295)). 
Det eneste vanskelige punktet med å løse ligningen vår (ln(1/P2) = (40.650/8,314)((1/393) - (1/295))) omhandler den naturlige logaritmen log(ln). Du kan eliminere dette ved å bruke begge sider av ligningen som kraften til den matematiske konstanten e. Og dermed: `ln(x) = 2 → e = e → x = e.` Nå kan vi løse ligningen vår: ln(1/P2) = (40.650/8.314)((1/393) - (1/295)) ln(1/P2) = (4.889,34)(-0,00084) (1/P2) = e 1/P2 = 0,0165 P2 = 0,0165 = `60,76 atm.Dette ser ut til å holde sant - i et begrenset rom vil en heving av temperaturen med nesten 100 grader (til nesten 20 grader mer enn kokepunktet for vann) skape mye vanndamp, noe som øker trykket betraktelig. 
I denne delen skal vi illustrere konseptene vi diskuterer med et enkelt eksempel. Anta at vi ønsker å bestemme damptrykket til vanlig sirup. Generelt består vanlig sirup av en del sukker oppløst i en del vann, så det kan vi si sukker er det oppløste stoffet og vann er løsningsmidlet. Merk: Den kjemiske formelen for sukrose (granulert sukker) er C12Hu h22O11. Dette blir snart viktig. 
Som et eksempel, la oss si at den nåværende temperaturen på den vanlige sirupen 298 K (ca. 25o C) er. 
Clausius-Clapeyron-ligningen kan være nyttig her - bruk referansedamptrykkverdien og 298 K (25o C) for henholdsvis P1 og T1. I vårt eksempel er blandingen 25o C, så vi kan bruke de enkle referansetabellene. Vi ser at vann ved 25o C har et damptrykk på 23,8 mm HG 
Anta at for vår oppskrift på sirup 1 liter (l) vann og 1 liter sukrose (sukker) trengs. I så fall må vi finne antall mol av hver. For å gjøre dette bestemmer vi massen til hver, og konverterer deretter molmassen til stoffet til antall Mol. Masse (1 l vann): 1000 gram (g) Masse (1 l for råsukker): ca. 1.056,7 g Mol (vann): 1000 gram × 1 mol / 18,015 g = 55,51 mol Føflekk (sukrose): 1.056,7 gram × 1 Mol/342,2965 g = 3,08 mol (merk at du har molar masse av sukrose kan bestemme ved hjelp av den kjemiske formelen, C12Hu h22O11.) Totalt antall føflekker: 55,51 + 3,08 = 58,59 mol Molfraksjon vann: 55,51/58,59 = 0,947 
Etter å ha erstattet verdiene får du: sløsning = (23,8 mm Hg) (0,947) sløsning = `22,54 mm Hg.Dette ser ut til å være riktig - når det gjelder føflekker, er bare litt sukker oppløst i en stor mengde vann (selv om de faktisk har samme volum), så damptrykket vil bare synke litt. 
La oss for eksempel si at det er en ukjent væske med et damptrykk på 25 torr ved 273 K og 150 torr ved 325 K, og vi ønsker å bestemme fordampningsentalpien til denne væsken (ΔHvap). Vi kan løse dette hvis: ln(P1/P2) = (ΔHvap/R)((1/T2) - (1/T1)) (ln(P1/P2))/((1/T2) - (1/T1)) = (ΔHvap/R) R × (ln(P1/P2))/((1/T2) - (1/T1)) = ΔHvap Nå fyller vi inn våre verdier: 8,314 J/(K × Mol) × (-1,79)/(-0,00059) = ΔHvap 8,314 J/(K × Mol) × 3.033,90 = Hvap = 25.223,83 J/Mol 
Anta for eksempel at vi laget en løsning av to kjemikalier: benzen og toluen. Det totale volumet av løsningen er 120 milliliter (ml); 60 ml benzen og 60 ml toluen. Temperaturen på løsningen er 25o C og damptrykket til hver av disse kjemikaliene ved 25o C er 95,1 mm Hg for benzen og 28,4 mm Hg for toluen. Basert på disse verdiene må du bestemme damptrykket til løsningen. Vi kan gjøre dette på følgende måte ved å bruke standardtettheten, molarmassen og damptrykket til våre to kjemikalier: Masse (benzen): 60 ml = 0,060 l &ganger 876,50 kg/1000 l = 0,053 kg = 53 g Masse (toluen): 0,060 l &ganger 866,90 kg/1.000 l = 0,052 kg = 52 g Mol (benzen): 53 g × 1 mol/78,11 g = 0,679 mol Mol (toluen): 52 g × 1 mol/92,14 g = 0,564 mol Totalt antall føflekker: 0,679 + 0,564 = 1,243 Molfraksjon (benzen): 0,679/1,243 = 0,546 Molfraksjon (toluen): 0,564/1,243 = 0,454 Løs: Pløsning = PbenzenXbenzen + stoluenXtoluen sløsning = (95,1 mmHg)(0,546) + (28,4 mmHg)(0,454) sløsning = 51,92 mm Hg + 12,89 mm Hg = 64,81 mm Hg
Beregn damptrykk
Innhold
Har du noen gang hørt en lett hvesende lyd når du åpner en flaske vann som du har latt stå i den varme solen i noen timer? Dette er forårsaket av et prinsipp kalt damptrykk. I kjemi er damptrykk trykket som utøves på veggene i et lukket rom ved fordampning (som blir til gass) av et stoff. For å bestemme damptrykket ved en gitt temperatur, bruk Clausius-Clapeyron-ligningen: ln(P1/P2) = (ΔHvap/R)((1/T2) - (1/T1)).
Trinn
Metode 1 av 3: Bruk av Clausius-Clapeyron-ligningen
1. Skriv ned Clausius-Clapeyron-ligningen. Formelen for å beregne damptrykk som gir en endring i damptrykk over en periode kalles Clausius-Clapeyron-ligningen (oppkalt etter fysikerne Rudolf Clausius og Benoît Paul Émile Clapeyron). Dette er formelen du vanligvis trenger for å løse vanlige damptrykkproblemer i fysikk- og kjemitimer. Formelen ser slik ut: ln(P1/P2) = (ΔHvap/R)((1/T2) - (1/T1)). I denne formelen refererer variablene til:
- Hvap: Entalpien for fordampning av en væske. Du kan vanligvis finne disse i en tabell bakerst i en lærebok i kjemi.
- R: Den faktiske gasskonstanten, eller 8,314 J/(K × Mol).
- T1: Temperaturen som damptrykket er kjent for (dvs. starttemperaturen).
- T2: Temperaturen som damptrykket skal bestemmes for (dvs. den endelige temperaturen).
- P1 og P2: Damptrykket ved henholdsvis temperaturene T1 og T2.
2. Bytt ut variablene du kjenner. Clausius-Clapeyron-ligningen ser vanskelig ut fordi den inneholder så mange forskjellige variabler, men det er egentlig ikke så vanskelig, så lenge du har riktig informasjon. De enkleste damptrykkproblemene gir deg to temperaturverdier og verdien av et trykk, eller to trykk og en temperatur - når du først har disse, er det en lek å løse dem.
3. Skriv inn konstantene. Clausius-Clapeyron-ligningen inneholder to konstanter: R og ΔHvap. R er alltid lik 8,314 J/(K × Mol). Hvap (fordampningsentalpien), men det avhenger av stoffet du undersøker damptrykket for. Som nevnt ovenfor kan du bruke ΔHvap finne verdier for et stort antall stoffer bak i kjemi- eller fysikkbøker, eller muligens på nettet (som f.eks, her.)
4. Løs ligningen. Når alle variablene er lagt inn i ligningen (unntatt variabelen du vil løse), fortsett å løse ligningen i henhold til vanlige algebraregler.
Metode 2 av 3: Bestemme damptrykket med løsninger
1. Skriv ned Raoults lov. I det virkelige liv er det sjelden du har å gjøre med en enkelt ren løsning - vanligvis har du å gjøre med væsker som er blandinger av forskjellige forbindelser. Noen av de mest kjente av disse blandingene lages ved å løse opp en liten mengde av et bestemt kjemikalie kalt stoffet som skal løses opp i en stor mengde av et stoff, det løsemiddel (eller løsemiddel) til en løsning I disse tilfellene er det nyttig å ha kunnskap om en ligning kalt Raoults lov (etter fysikeren François-Marie Raoult), som ser slik ut: sløsning=PløsemiddelXløsemiddel. I denne formelen refererer variablene til:
- sløsning: Damptrykket til den komplette løsningen (alle kombinerte komponentdeler)
- sløsemiddel: Løsemiddeldamptrykk
- Xløsemiddel: Molfraksjonen av løsningsmidlet.
- Ikke bekymre deg hvis du bruker uttrykk som "molfraksjon" vet ikke – vi forklarer det i de neste trinnene.
2. Identifiser løsningsmidlet og løst stoff i løsningen. Før du kan beregne damptrykket til en sammensatt væske, må du analysere stoffene du jobber med. Som en påminnelse, en løsning dannes når et stoff løses opp i et løsningsmiddel - kjemikaliet som løser seg er alltid det løste stoffet og kjemikaliet som løses opp er alltid løsningsmidlet.
3. Bestem temperaturen på løsningen. Som vi så i Clausius Clapeyron-delen ovenfor, vil temperaturen til en væske påvirke damptrykket. Generelt, jo høyere temperatur, desto større damptrykk - når temperaturen øker, vil mer av væsken fordampe, noe som øker damptrykket i det trange rommet.
4. Bestem damptrykket til løsningsmidlet. Kjemiske referansematerialer har vanligvis damptrykkverdier for mange vanlige stoffer og forbindelser, men disse gjelder vanligvis bare ved temperaturer på 25°C/298K eller ved kokepunkt. Hvis temperaturen på løsningen har en av disse verdiene, kan du bruke referanseverdien; hvis ikke, må du finne damptrykket ved gjeldende temperatur.
5. Bestem molfraksjonen av løsningsmidlet. Det siste vi må gjøre før vi kan løse er å bestemme molfraksjonen av løsemidlet. Å finne molfraksjoner er veldig enkelt: bare konverter komponentene til mol, og finn deretter prosentandelen av de totale molene i stoffet som hver komponent opptar. Med andre ord er molfraksjonen av hver komponent lik (antall føflekker av komponenten) / (totalt antall føflekker av stoffet).
6. Løse. Nå har vi endelig alt vi trenger for å løse ligningen til Raoults lov. Denne delen er overraskende enkel: bytt ut verdiene med variablene i den forenklede ligningen til Raoults lov i begynnelsen av denne delen (sløsning = PløsemiddelXløsemiddel).
Metode 3 av 3: Bestem damptrykket i spesielle tilfeller
1. Vær oppmerksom på standard temperatur- og trykkforhold. Forskere bruker ofte en rekke faste verdier for temperatur og trykk, som en slags hendig `standard`. Disse verdiene kalles standard temperatur og trykk (standardforholdene). Damptrykksetninger bruker ofte standardbetingelser, så det er nyttig å huske disse verdiene. Standard temperatur og trykk er definert som:
- Temperatur: 273,15 K / 0 C / 32 F
- Opptatt: 760 mm Hg / 1 atm / 101 325 kilopascal
2. Bestill Clausius-Clapeyron-ligningen for å finne andre variabler. I vårt eksempel i del 1 så vi at Clausius-Clapeyron-ligningen er veldig nyttig for å finne damptrykket til rene stoffer. Men ikke alle spørsmål vil handle om å bestemme P1 eller P2 - i mange tilfeller vil du bli bedt om å finne en temperaturverdi, eller noen ganger til og med en ΔHvap hvor i. Heldigvis er det å finne det riktige svaret i disse tilfellene ofte ikke mer enn et spørsmål om å omskrive ligningen slik at variabelen du løser for er isolert til den ene siden av likhetstegnet.
3. Tenk på damptrykket til det oppløste stoffet når det produserer damp. Ved å bruke eksemplet med Raoults lov ovenfor, produserer ikke det oppløste stoffet, sukker, selv damp ved normale temperaturer (når var siste gang du så en bolle med sukker fordampe??) Men når det oppløste stoffet ikke fordamper, vil det påvirke damptrykket. Vi kan demonstrere dette ved å bruke en modifisert versjon av Raoults lov: sløsning = Σ(PkomponentXkomponent) Sigma-symbolet (Σ) betyr at vi må legge sammen damptrykket til alle komponentene for å finne svarene.
Tips
- For å bruke Clausius Clapeyrons ligning ovenfor, må temperaturen måles i Kelvin (betegnet som K). Hvis temperaturen er gitt i grader Celsius, må du konvertere den ved å bruke følgende formel: tk = 273 + Tc
- Metodene ovenfor fungerer fordi energi er direkte proporsjonal med mengden varme som tilføres. Temperaturen på væsken er den eneste miljøfaktoren som damptrykket avhenger av.
Artikler om emnet "Beregn damptrykk"
Оцените, пожалуйста статью
Populær
