Bilim Nedir Son Makaleler

DALTON’UN KISMİ BASINÇLAR YASASI

Deney­sel çalışmalar genellikle gazların karışımını içerir. Örneğin, hava kirliliği çalışmala­rında, birkaç farklı gazı içeren bir hava örneğinin basınç-hacim-sıcaklık ilişkisiyle ilgilenebiliriz. Bu durumda gaz karışımının, toplam basıncı, kısmi basınçlarla, yani, karışımdaki her bir gaz bileşeninin basınçları ile ilişkilidir. 1801 de Dalton, bir gaz karışımına ait toplam basıncın, karışımındaki her bir gazın kısmi basınçlarının top­lamına eşit olduğunu belirten Dalton’un kısmi basınçlar yasasını formüllendirmiştir.

A ve B gibi iki gaz, V hacimli bir kapta bulunsun. A gazı tarafından uygulanan basınç, ideal gaz denklemine göre,

PAnA RT / V

Burada nA ,  A nın mol sayısıdır. Benzer şekilde, B gazı tarafından uygulanan basınç,

PBnB RT / V

dir. A ve B gazlarının karışımında, toplam basınç PT, A ve B moleküllerinin kabın çeperlerine çarpmasından doğar. Böylece, Dalton yasasına göre,

PT  = PA + PB

= nA RT / V  +  nB RT / V

= RT / V  (nA + nB )

= nRT / V

Burada n = nA + nB  , yani karışımdaki gazların toplam mol sayısı, PA ve PB sıra­sıyla A ve B gazlarının kısmi basınçlarıdır. Gaz karışımı için, PT , gaz moleküllerinin yapısına değil karışımdaki gazların toplam mol sayısına bağlıdır.

Genel olarak, gaz karışımlarının toplam basıncı şöyle verilir,

PT  = P1 + P2+ P3 + P4 + ….

Burada P1 , P2, P3, …. basınç değerleri 1,2,3,… bileşenlerin kısmi basınçlarıdır. Herbir kısmi basıncın, toplam basınçla nasıl bir ilgisi olduğunu görmek için , yine A ve B gazlarından oluşan bir karışım göz önüne alınır; PA  , PT  ye bölünürse,

PA / PB   =  ( nA RT / V)  /  [(nA + nB ) / RT / V]

= nA / (nA + nB )

= XA

elde edilir ve burada XA , A nın mol kesridir. Mol kesri, gaz karışımındaki herhangi bir gazın mol sayısının, karışımdaki bütün gazların mol sayılarına oranıdır ve boyutsuzdur. Genel olarak, bir karışımdaki i bileşeninin (gazının) mol kesri,

Xi = ni / nT

dir. Burada, ni ve nT sırasıyla, i bileşeninin ve bileşenlerin toplam mol sayısını gösterir. Mol kesri daima 1 den küçüktür. Buna göre, A nın kısmi basıncı şöyle ifade edilir :

PA = XA PT    ve    PB = XB PT  

Gaz karışımında mol kesirlerinin toplamının bire eşit olması gerektiğine dikkat ediniz.

Eğer sadece iki bileşen varsa,

XA + XBnA / (nA + nB ) + nB / (nA + nB ) = 1

Eğer bir sistem ikiden fazla gaz içeriyorsa, i bileşeninin kısmi basıncı, toplam basınca

Pi = Xi PT    

eşitliğine göre bağlıdır.

Kısmi basınçlar nasıl bulunur? Manometre, sadece gaz karışımının toplam basın­cını ölçebilir. Kısmi basınçları elde etmek için, bileşenlerin mol kesirlerinin bilinmesi gerekir. Kısmi basınçları ölçmenin en doğru yolu bir kütle spektrometresi kullanmak­tır. Bir kütle spektrumunda piklerin bağıl şiddetleri, karışımdaki gazların miktarları ve dolayısıyla mol kesirleriyle doğru orantılıdır.

Dalton’un kısmi basınçlar yasası, su üzerinde toplanan gazların hacimlerini hesaplamakta da kullanılır. Örneğin, potasyum klorat (KCIO3) ısıtıldığı zaman, KCI ve O2’ e ayrışır:

2 KCIO3(k)  →  2 KCI(k) + 3 O2(g)

Oksijen, su üzerinde toplanabilir. Başlangıçta, ters çevrilmiş olan şişe su ile tamamen doldurulur. Oksijen gazı üretildiği için, gaz kabarcıkları en üste yükselir ve şişedeki suyun yerini alır. Bu gaz toplama yöntemi, gazın su ile tepkimeye girmediği ve suda fark edilebilecek derecede çözünmediği varsayımlarına dayanır. Bu varsayımlar oksijen gazı için geçerlidir. Ancak suda kolayca çözülebilen NH3 gibi gazlar için geçerli değildir. Bununla birlikte, bu yöntemle toplanan oksijen gazı saf değildir, çünkü şişede su buharı da vardır. toplam gaz basıncı, oksijen gazının kısmi basıncı ile su buharı basıncının toplamına eşittir.

PT   = PO2  + P H2O

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: