Gaz faol sirtining katta maydoni va tizimni tashkil etuvchi zarrachalarning yuqori kinetik energiyasi tufayli suyuq va qattiq jismlarga nisbatan yuqori reaktivlikka ega. Bunda gazning kimyoviy faolligi, bosimi va boshqa ba'zi ko'rsatkichlar molekulalarning konsentratsiyasiga bog'liq. Keling, ushbu qiymat nima ekanligini va uni qanday hisoblash mumkinligini ushbu maqolada ko'rib chiqamiz.
Biz qanday gaz haqida gapirayapmiz?
Ushbu maqolada ideal gazlar deb ataladigan gazlar ko'rib chiqiladi. Ular zarrachalar hajmini va ular orasidagi o'zaro ta'sirni e'tiborsiz qoldiradilar. Ideal gazlarda sodir bo'ladigan yagona jarayon zarrachalar va tomir devorlari orasidagi elastik to'qnashuvdir. Bu toʻqnashuvlarning natijasi mutlaq bosimdir.
Har qanday haqiqiy gaz, agar uning bosimi yoki zichligi kamaytirilsa va mutlaq harorati oshirilsa, uning xossalari idealga yaqinlashadi. Shunga qaramay, past va yuqori zichlikda ham kimyoviy moddalar mavjudharorat ideal gazdan uzoqdir. Bunday moddaning yorqin va taniqli namunasi suv bug'idir. Gap shundaki, uning molekulalari (H2O) juda qutbli (kislorod vodorod atomlaridan elektron zichligini tortib oladi). Qutblilik ular o'rtasida sezilarli elektrostatik o'zaro ta'sirga olib keladi, bu ideal gaz tushunchasini qo'pol ravishda buzishdir.
Klapeyron-Mendeleevning umumjahon qonuni
Ideal gaz molekulalarining kontsentratsiyasini hisoblay olish uchun kimyoviy tarkibidan qat'iy nazar har qanday ideal gaz tizimining holatini tavsiflovchi qonun bilan tanishish kerak. Bu qonunda frantsuz Emil Klapeyron va rus olimi Dmitriy Mendeleyevning nomlari bor. Tegishli tenglama:
PV=nRT.
Tenglik, P bosim va V hajmning mahsuloti har doim ideal gaz uchun mutlaq harorat T va n moddaning miqdori mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lishi kerakligini aytadi. Bu yerda R proportsionallik koeffitsienti bo'lib, u universal gaz konstantasi deb ataladi. U 1 mol gazni 1 K (R=8, 314 J/(molK)) ga qizdirilsa, kengayish natijasida bajaradigan ish hajmini ko‘rsatadi.
Molekulalar konsentratsiyasi va uni hisoblash
Ta'rifga ko'ra, atomlar yoki molekulalarning kontsentratsiyasi tizimdagi zarrachalar soni sifatida tushuniladi, ular hajm birligiga to'g'ri keladi. Matematik jihatdan siz yozishingiz mumkin:
cN=N/V.
Bu erda N - tizimdagi zarrachalarning umumiy soni.
Gaz molekulalarining kontsentratsiyasini aniqlash formulasini yozishdan oldin n moddaning miqdori ta'rifini va R qiymatini Boltsman doimiysi kB bilan bog'lovchi ifodani eslaylik.:
n=N/NA;
kB=R/NA.
Bu tengliklardan foydalanib, universal holat tenglamasidan N/V nisbatini ifodalaymiz:
PV=nRT=>
PV=N/NART=NkBT=>
cN=N/V=P/(kBT).
Shunday qilib, biz gazdagi zarrachalar konsentratsiyasini aniqlash formulasini oldik. Ko'rib turganingizdek, u tizimdagi bosimga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va mutlaq haroratga teskari proportsionaldir.
Tizimdagi zarrachalar soni koʻp boʻlgani uchun cN konsentratsiyasi amaliy hisob-kitoblarni bajarishda foydalanish uchun noqulay. Buning o'rniga molar konsentratsiyasi c tez-tez ishlatiladi. U ideal gaz uchun quyidagicha aniqlanadi:
c=n/V=P/(R T).
Misol muammo
Oddiy sharoitda havodagi kislorod molekulalarining molyar kontsentratsiyasini hisoblash kerak.
Bu muammoni hal qilish uchun havoda 21% kislorod borligini unutmang. D alton qonuniga muvofiq kislorod 0,21P0 qisman bosim hosil qiladi, bunda P0=101325 Pa (bitta atmosfera). Oddiy sharoitlarda 0 oC harorat ham qabul qilinadi(273,15 K).
Biz havodagi kislorodning molyar kontsentratsiyasini hisoblash uchun barcha kerakli parametrlarni bilamiz. Biz olamiz:
c(O2)=P/(R T)=0.21101325/(8.314273, 15)=9,37 mol/m3.
Agar bu konsentratsiya 1 litr hajmgacha kamaytirilsa, u holda biz 0,009 mol/L qiymatini olamiz.
1 litr havoda qancha O2 molekula borligini tushunish uchun hisoblangan konsentratsiyani NA soniga ko'paytiring. Ushbu protsedurani bajarib bo'lgach, biz juda katta qiymatga ega bo'lamiz: N(O2)=5, 641021molekulalar.
