الغازات: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

تصف قوانين الغازات كيف يعتمد الضغط والحجم ودرجة الحرارة وكمية الغاز بعضها على بعض. في معظم المسائل يغطي قانون الغاز المثالي PV = nRT كل ذلك دفعة واحدة.

• مع R = 0.08206 L·atm/(mol·K) استعمل الضغط بالجو والحجم باللتر ودرجة الحرارة بالكلفن. ومع R = 8.314 J/(mol·K) استعمل الباسكال والمتر المكعب.
• بويل: P₁V₁ = P₂V₂ عند ثبات درجة الحرارة. شارل: V₁ ÷ T₁ = V₂ ÷ T₂ عند ثبات الضغط، مع T بالكلفن.
• ينص قانون دالتون على أن ضغط الخليط مجموع الضغوط الجزئية؛ وكل منها الكسر المولي مضروباً في الضغط الكلي.
• قانون غراهام: الغازات الأخف تنتشر أسرع، ومعدلها يتناسب مع 1 ÷ √M.

المعادلات الأساسية

• PV = nRT
• P₁V₁ = P₂V₂ (Boyle)
• V₁ ÷ T₁ = V₂ ÷ T₂ (Charles)
• P_total = P₁ + P₂ + …
• rate₁ ÷ rate₂ = √(M₂ ÷ M₁)

مثال محلول

ما ضغط 2.0 mol من غاز عند 300 K في وعاء حجمه 10.0 L؟ P = nRT ÷ V = 2.0 × 0.08206 × 300 ÷ 10.0 = 4.9 atm. وبحسب غراهام ينتشر الهيدروجين (2.0 g/mol) أسرع من الأكسجين (32 g/mol) بمقدار √(32 ÷ 2.0) = 4 مرات.

أخطاء شائعة

• استعمال °C بدل الكلفن. أضف 273.15 قبل التعويض.
• خلط وحدات R بوحدات الضغط والحجم.
• تطبيق قانون الغاز المثالي دون ملاحظة أن كمية الغاز تغيرت بين الحالتين.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الغازات