Isi

• Langkah
• Tips
• Peringatan
• Bahan yang dibutuhkan

Dalam kimia, "tekanan parsial" mengacu pada tekanan yang diberikan setiap gas dalam campuran gas terhadap lingkungannya, seperti botol sampel, tangki udara penyelaman, atau batas atmosfer. Anda dapat menghitung tekanan setiap gas dalam suatu campuran jika Anda mengetahui banyaknya gas, volumenya, dan suhunya. Anda kemudian dapat menambahkan tekanan parsial ini untuk mencari tekanan total campuran gas, atau Anda dapat mencari tekanan total terlebih dahulu dan kemudian mencari tekanan parsial.

Langkah

Bagian 1 dari 3: Memahami sifat-sifat gas

1. 

   Perlakukan setiap gas sebagai gas "ideal". Gas ideal, dalam kimia, adalah gas yang berinteraksi dengan gas lain, tanpa tertarik ke molekulnya. Masing-masing molekul dapat saling memukul dan memantul seperti bola biliar tanpa berubah bentuk sama sekali.
   • Tekanan gas ideal meningkat saat dikompresi menjadi ruang yang lebih kecil dan menurun saat meluas ke area yang lebih luas. Hubungan ini disebut Hukum Boyle, setelah Robert Boyle. Ini dijelaskan secara matematis sebagai k = P x V atau, lebih sederhana, k = PV, di mana k melambangkan hubungan konstan, P melambangkan tekanan dan V melambangkan volume.
   • Tekanan dapat ditentukan dengan menggunakan salah satu dari beberapa unit yang memungkinkan. Salah satunya adalah Pascal (Pa), yang didefinisikan sebagai gaya Newton yang diterapkan pada meter persegi. Lainnya adalah atmosfer (atm), yang didefinisikan sebagai tekanan atmosfer bumi di permukaan laut. Tekanan 1 atm sama dengan 101.325 Pa.
   • Temperatur gas ideal meningkat seiring dengan peningkatan dan penurunan volume. Hubungan ini disebut Hukum Charles setelah Jacques Charles dan secara matematis dijelaskan sebagai k = V / t, di mana k melambangkan hubungan antara volume dan suhu konstan, V melambangkan volume, dan T melambangkan suhu.
   • Suhu gas dalam persamaan ini diberikan dalam derajat Kelvin, yang diperoleh dengan menambahkan 273 ke derajat Celcius suhu gas.
   • Kedua hubungan ini dapat digabungkan menjadi satu persamaan: k = PV / T, yang juga dapat ditulis sebagai PV = kT.

2. 

   
   
   Tentukan dalam jumlah berapa gas tersebut diukur. Gas memiliki massa dan volume. Volume biasanya diukur dalam liter (l), tetapi ada dua jenis massa.
   • Massa konvensional diukur dalam gram atau, jika ada massa yang cukup besar, kilogram.
   • Karena ringannya gas, mereka juga diukur dalam bentuk massa lain yang disebut massa molekul atau massa molar. Massa molar didefinisikan sebagai penjumlahan berat atom setiap atom dari senyawa yang menghasilkan gas, dengan setiap atom dibandingkan dengan nilai 12 untuk karbon.
   • Karena atom dan molekul terlalu kecil untuk dikerjakan, jumlah gas ditentukan dalam mol. Jumlah mol yang ada dalam gas dapat ditentukan dengan membagi massa dengan massa molar dan dapat diwakili oleh huruf n.
   • Kita dapat mengganti konstanta sembarang k dalam persamaan gas dengan hasil perkalian n, jumlah mol (mol), dan konstanta baru R. Persamaan tersebut sekarang dapat ditulis nR = PV / T atau PV = nRT.
   • Nilai R tergantung pada unit yang digunakan untuk mengukur tekanan, volume dan suhu gas. Untuk mengetahui volume dalam liter, suhu dalam Kelvin dan tekanan atmosfer, nilainya adalah 0,0821 L.atm / K.mol. Ini juga dapat ditulis L 0,0821 atm K mol untuk menghindari batang pemisah dalam satuan pengukuran.

3. 

   
   
   Pahami Hukum Dalton tentang tekanan parsial. Dikembangkan oleh kimiawan dan fisikawan John Dalton, yang pertama kali memajukan konsep unsur kimia yang terbuat dari atom, Hukum Dalton menyatakan bahwa tekanan total campuran gas adalah jumlah tekanan masing-masing gas dalam campuran.
   • Hukum Dalton dapat ditulis sebagai persamaan sebagai P _total = P₁ + P₂ + P₃... dengan tambahan sebanyak mungkin gas dalam campuran.
   • Persamaan Hukum Dalton dapat diperluas saat bekerja dengan gas yang tekanan parsial individualnya tidak diketahui, tetapi kita mengetahui volume dan suhunya. Tekanan parsial gas adalah tekanan yang sama jika jumlah gas yang sama adalah satu-satunya gas di dalam wadah.
   • Untuk setiap tekanan parsial, kita dapat menulis ulang persamaan gas ideal sehingga dalam rumus PV = nRT, kita hanya dapat memiliki P di sisi kiri tanda sama dengan. Untuk melakukan ini, kita membagi kedua sisi dengan V: PV / V = ​​nRT / V. Dua Vs di sisi kiri saling menghilangkan, menyisakan P = nRT / V.
   • Kami kemudian dapat mengganti setiap P berlangganan di sisi kanan persamaan tekanan parsial: P_total = (nRT / V) ₁ + (nRT / V) ₂ + (nRT / V) ₃…

Bagian 2 dari 3: Menghitung tekanan parsial dan kemudian total tekanan

1. 

   
   
   
   
   Tentukan persamaan tekanan parsial untuk gas yang Anda kerjakan. Untuk keperluan perhitungan ini, kita akan mengasumsikan balon 2 liter yang menampung tiga gas: nitrogen (N₂), oksigen (O₂) dan karbon dioksida (CO₂). Masing-masing gas ada 10 g, dan suhu masing-masing di dalam labu adalah 37º Celcius. Kita perlu menemukan tekanan parsial dari masing-masing gas dan tekanan total yang diberikan campuran pada wadah.
   • Persamaan tekanan parsial kita menjadi P _total = P _nitrogen + P _oksigen + P _{karbon dioksida} .
   • Karena kita mencoba mencari tekanan yang diberikan setiap gas, kita mengetahui volume dan suhu dan kita dapat menemukan berapa mol setiap gas yang ada berdasarkan massa, kita dapat menulis ulang persamaan ini sebagai: P_total = (nRT / V) _nitrogen + (nRT / V) _oksigen + (nRT / V) _{karbon dioksida}

2. 

   
   
   Ubah suhu menjadi Kelvin. Suhunya 37º Celcius, jadi tambahkan 273 sampai 37 untuk mendapatkan 310 K.

3. 

   Tentukan jumlah mol untuk setiap gas dalam sampel. Jumlah mol gas adalah massa gas dibagi dengan massa molar, yang kita sebut sebagai jumlah berat atom masing-masing atom dalam senyawa.
   • Untuk gas pertama, nitrogen (N₂), setiap atom memiliki berat atom 14. Karena nitrogen bersifat diatomik (bentuk molekul dari dua atom), kita harus mengalikan 14 dengan 2 untuk menemukan bahwa nitrogen dalam sampel kita memiliki massa molar 28. Kemudian, bagi massanya dalam gram, 10 g, kali 28, untuk mendapatkan jumlah mol, yang akan kita perkirakan menjadi 0,4 mol nitrogen.
   • Untuk gas kedua, oksigen (O₂), setiap atom memiliki berat atom 16. Oksigen juga diatomik, jadi kalikan 16 dengan 2 untuk menemukan bahwa oksigen dalam sampel kita memiliki massa molar 32. Membagi 10 g dengan 32 menghasilkan sekitar 0,3 mol oksigen dalam sampel kita. Sampel.
   • Gas ketiga, karbon dioksida (CO₂), memiliki 3 atom: satu karbon, dengan berat atom 12; dan dua oksigen, masing-masing dengan berat atom 16. Kami menambahkan tiga berat: 12 + 16 + 16 = 44 untuk massa molar. Membagi 10 g dengan 44 menghasilkan sekitar 0,2 mol karbon dioksida.

4. 

   
   
   Gantilah nilainya dengan mol, volume dan suhu. Persamaan kita sekarang 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 telah meninggalkan unit pengukuran yang menyertai nilai. Satuan ini akan dibatalkan setelah kita melakukan penghitungan, hanya menyisakan satuan ukuran yang kita gunakan untuk melaporkan tekanan.

5. 

   Gantikan nilai konstanta R. Kami akan menemukan tekanan parsial dan total di atmosfer, jadi kami akan menggunakan nilai R 0,0821 atm L / K.mol. Mengganti nilai dalam persamaan sekarang memberi kita 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 untuk setiap gas. Sekarang setelah kita memiliki nilai, saatnya menghitung.
   • Untuk tekanan parsial nitrogen, kita mengalikan 0,4 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 K kita, lalu membaginya dengan 2 liter: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5, 09 atm, kira-kira.
   • Untuk tekanan oksigen parsial, kita mengalikan 0,3 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 K, lalu membagi dengan 2 liter: 0,3 * 0,0821 * 310/2 = 3,82 atm, kira-kira.
   • Untuk tekanan parsial karbon dioksida, kita mengalikan 0,2 mol dengan konstanta 0,0821 dan suhu 310 K kita, lalu membaginya dengan 2 liter: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2,54 atm, kira-kira.
   • Kami sekarang menambahkan tekanan ini untuk menemukan tekanan total: P_total = 5.09 + 3.82 + 2.54, atau sekitar 11.45 atm.

Bagian 3 dari 3: Menghitung tekanan total dan kemudian tekanan parsial

1. 

   Tentukan persamaan tekanan parsial seperti sebelumnya. Sekali lagi, kami berasumsi bahwa labu 2 liter mengandung 3 gas: nitrogen (N₂), oksigen (O₂), dan karbon dioksida (CO₂). Masing-masing gas terdapat 10 g dan suhu masing-masing gas dalam labu tersebut adalah 37 derajat Celcius.
   • Suhu dalam Kelvin akan tetap 310, dan seperti sebelumnya, kita memiliki sekitar 0,4 mol nitrogen, 0,3 mol oksigen, dan 0,2 mol karbon dioksida.
   • Demikian juga, kita akan tetap menemukan tekanan di atmosfer, jadi kita akan menggunakan nilai 0,0821 atm L / K.mol untuk konstanta R.
   • Jadi persamaan tekanan parsial kita masih terlihat sama pada poin ini: 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 masing-masing gas dalam sampel untuk mencari jumlah total mol campuran gas. Karena volume dan suhu sama untuk setiap sampel dalam gas, belum lagi setiap nilai molar dikalikan dengan konstanta yang sama, kita dapat menggunakan sifat distributif matematika untuk menulis ulang persamaan tersebut menjadi P_total = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.
   • Menambahkan 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol campuran gas. Ini semakin menyederhanakan persamaan untuk P _total = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

3. 

   Hitung tekanan total campuran gas. Perkalian 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 mol, kira-kira.

4. 

   Tentukan proporsi tiap gas dalam campuran total. Untuk melakukannya, bagilah jumlah mol masing-masing gas dengan jumlah total mol.
   • Ada 0,4 mol nitrogen, jadi 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) sampel, kira-kira.
   • Ada 0,3 mol nitrogen, jadi kira-kira 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) sampel.
   • Ada 0,2 mol karbon dioksida, sehingga 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) sampel, kira-kira.
   • Meskipun perkiraan persentase di atas hanya berjumlah 0,99, desimal sebenarnya berulang, jadi jumlah sebenarnya adalah rangkaian pengulangan angka sembilan setelah desimal. Menurut definisi, ini sama dengan 1, atau 100%.

5. 

   Kalikan nilai proporsional setiap gas dengan tekanan total untuk mencari tekanan parsial.
   • Perkalian 0,44 * 11,45 = 5,04 atm, kira-kira.
   • Perkalian 0,33 * 11,45 = 3,78 atm, kira-kira.
   • Perkalian 0,22 * 11,45 = 2,52 atm, kira-kira.

Tips

• Anda akan melihat perbedaan kecil dalam nilainya dengan mencari tekanan parsial terlebih dahulu, lalu tekanan total, dan mencari tekanan total terlebih dahulu, kemudian tekanan parsial. Ingatlah bahwa nilai yang diberikan disajikan sebagai nilai perkiraan, karena pembulatan ke satu atau dua tempat desimal untuk membuat nilai lebih mudah dipahami. Jika Anda melakukan perhitungan dengan kalkulator, tanpa pembulatan, Anda akan melihat perbedaan kecil, jika ada, antara kedua metode tersebut.

Peringatan

• Pengetahuan tentang tekanan gas parsial bisa menjadi masalah hidup dan mati bagi penyelam. Tekanan parsial oksigen yang terlalu rendah dapat menyebabkan hilangnya kesadaran dan kematian, sementara tekanan parsial hidrogen atau oksigen yang sangat tinggi juga dapat menjadi racun.

Bahan yang dibutuhkan

• Kalkulator;
• Buku referensi berat atom / massa molar.