Cómo calcular la presión parcial: 14 Pasos (con fotos)

3 partes:La comprensión de las propiedades del gas El cálculo de las presiones parciales y, así, totales El cálculo de la presión total, entonces las presiones parciales

En química, "presión parcial" Se refiere a la presión que cada gas en una mezcla de gas ejerce contra su entorno, tal como una botella de la muestra, una botella de buceo o límites atmósfera de aire. Se puede calcular la presión de cada gas en una mezcla de saber cuánto de él existe, que el volumen que ocupa y su temperatura. A continuación, puede añadir estas presiones parciales para hallar la presión total de la mezcla gaseosa puede encontrar la presión total en un primer momento y luego encontrar las presiones parciales.

parte 1

La comprensión de las propiedades del gas

Imagen titulada calcular la presión parcial del Paso 1

Tratar a cada gas como gas "ideal". Un gas ideal en química, es el que interactúa con otros gases, sin ser atraído a las moléculas. moléculas individuales pueden alcanzar entre sí y de rebote como bolas de billar sin ser deformado de ninguna manera.

ideales aumento presiones de gas a medida que se comprimen en espacios más pequeños y disminución a medida que expanden a áreas más grandes. Esta relación se llama la ley de Boyle, el nombre de Robert Boyle. Se describe matemáticamente como k = P x V o, más simplemente, PV = k, donde k es una relación constante, P representa la presión y V es el volumen.
Las presiones pueden determinarse usando una de las varias unidades posibles. Uno de ellos es el pascal (Pa), que se define como una fuerza de un newton aplica más de un metro cuadrado. Otra es la atmósfera (atm), definida como la presión de la atmósfera de la Tierra a nivel del mar. Una presión de 1 atm es igual a 101.325 Pa.
Las temperaturas de los gases ideales aumentan la medida en que el aumento de volumen y disminución. Esta relación se denomina ley de Charles nombrado Jacques Charles y se describe matemáticamente como k = V / T, donde k es la relación entre la constante de volumen y la temperatura, V es el volumen de nuevo, y T es la temperatura.
Las temperaturas de los gases en esta ecuación se dan en grados Kelvin, que se encuentra mediante la adición de 273 para el número de grados de temperatura Celsius del gas.
Estas dos relaciones se pueden combinar en una sola ecuación: k = PV / T, que también se puede escribir como PV = kT.

Imagen titulada calcular la presión parcial del Paso 2

Situado en lo que se miden las cantidades de gases. Los gases tienen masa y volumen. El volumen se mide generalmente en litros (L), pero hay dos tipos de masa.

Masa convencional se mide en gramos o si hay un número suficientemente grande de masas, kilogramos.

Debido a la ligereza de los gases, sino que también se miden en otra forma llamada peso molecular masa o peso molecular. Masa molar se define como la suma de los pesos atómicos de cada átomo del compuesto que gas se incorpora para cada átomo en comparación con el valor de 12 para el carbono.

Puesto que los átomos y moléculas son demasiado pequeños para trabajar, las cantidades de gas se definen en moles. El número de moles presentes en un gas dado puede determinarse dividiendo la masa por el peso molecular y puede ser representado por la letra n.

Podemos reemplazar la constante k arbitrario en la ecuación de gas por el producto de n, el número de moles (mol), y una nueva constante R. La ecuación puede escribirse ahora nR = PV / T o PV = nRT.

El valor de R depende de las unidades utilizadas para medir las presiones, volúmenes y temperaturas de los gases. Para identificar el volumen en litros, la temperatura en Kelvin y la presión en atmósferas, su valor es 0,0821 L.atm / K.mol. Esto también puede ser escrito L 0,0821 atm K mol para evitar la barra de división en unidades de medida.

Imagen titulada calcular la presión parcial del Paso 3

Comprender la ley de Dalton de las presiones parciales. Desarrollado por John Dalton químico y físico, que primero propuso el concepto de elementos químicos realizados átomos, la ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones cada gas en la mezcla.

la ley de Dalton se puede escribir en forma de ecuación como P _total = P₁ + P₂ + P₃... Con tantas adiciones después del signo igual, ya que hay gases en la mezcla.

Ley de la ecuación de Dalton se puede ampliar cuando se trabaja con gases cuyas presiones parciales son individuo desconocido, pero del que no sabemos sus volúmenes y temperaturas. Una presión parcial de una presión de gas es el mismo si la misma cantidad de gas fuera el único gas en el recipiente.

Para cada una de las presiones parciales, podemos escribir la ecuación del gas ideal por lo que con el tiempo el PV = nRT fórmula, que puede tener sólo P en el lado izquierdo del signo igual. Para ello, dividimos ambos lados por V: FV / V = nRT / V Vs Los dos en el lado izquierdo se anulan entre sí, dejando P = nRT / V

Podemos reemplazar, entonces cada subíndice P en el lado derecho de las presiones parciales de la ecuación: P_total = (NRT / V) ₁ + (NRT / V) ₂ + (NRT / V) ₃...

parte 2

El cálculo de las presiones parciales y, así, totales

Imagen titulada calcular la presión parcial del Paso 4

Establecer la ecuación de la presión parcial del gas con el que está trabajando. A los efectos de este cálculo, se supone un matraz de 2 litros que contiene tres gases: nitrógeno (N₂), Oxígeno (O₂) Y el dióxido de carbono (CO₂). Hay 10 g de cada gas, y la temperatura en cada matraz es 37 Celsius. Tenemos que encontrar la presión parcial de cada gas y la presión total de la mezcla de ellos ejerce el recipiente.

Nuestra ecuación se convierte en presión parcial P _total = P _nitrógeno + P _oxígeno + P _{dióxido de carbono} .
Dado que estamos tratando de encontrar la presión que ejerce cada gas, sabemos que el volumen y la temperatura y podemos saber cuántos moles de cada gas está presente en base a la masa, podemos volver a escribir esta ecuación como: P_total = (NRT / V) _nitrógeno + (NRT / V) _oxígeno + (NRT / V) _{dióxido de carbono}

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 5

Convertir la temperatura Kelvin. La temperatura es de 37 grados Celsius, por lo que añadir 273 a la 310 para 37 K.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 6

Encontrar el número de moles de cada uno de los gases presentes en la muestra. El número de moles de un gas es la masa del gas dividido por su masa molar, que se dice que la suma del peso atómico de cada átomo en el compuesto.

Para el primero de gas, el nitrógeno (N₂), Cada átomo tiene un peso atómico de 14. Como es nitrógeno diatómico (forma molecular de dos átomos), tenemos 14 multiplicado por 2 para encontrar que el nitrógeno en la muestra tiene una masa molar 28. Luego, dividir la masa en gramos, 10 g, por 28 para obtener el número de moles, lo que nos traerá a 0,4 moles de nitrógeno.

Para el segundo gas, el oxígeno (O₂), Cada átomo tiene un peso atómico de 16. El oxígeno también es diatómico, por tanto, multiplicado por 2 16 para encontrar que el oxígeno en la muestra tiene una masa molar 32. La división de 10 g por 32 da aproximadamente 0,3 mol oxígeno en nuestra muestra.

La tercera gas, dióxido de carbono (CO₂) Tiene tres átomos: un carbono con un peso atómico de 12 y dos de oxígeno, cada uno con un peso atómico de 16. Hemos añadido los tres pesos: 12 + 16 + 16 = 44 para la masa molar. Dividir por 44 da 10 g en aproximadamente 0,2 mol de dióxido de carbono.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 7

Reemplazar los valores de los lunares, volumen y temperatura. Nuestra ecuación ahora se ve así: P_total = (0,4 * R * 310/2) _nitrógeno + (0,3 * R * 310/2) _oxígeno + (0,2 * R * 310/2) _{dióxido de carbono}.

Para simplificar, hemos dejado de lado las unidades de medida de figuras que acompañan. Estas unidades serán canceladas después de hacer los cálculos, dejando sólo la unidad de medida que estamos utilizando para informar presiones.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 8

Reemplazar el valor de la constante de R. Nos encontraremos con presiones parciales y totales en atmósferas, por lo que vamos a utilizar el valor de R de 0,0821 atm L / K.mol. Reemplazando el valor en la ecuación nos da ahora P_total = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _nitrógeno + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _oxígeno + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{dióxido de carbono} .

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 9

Calcular las presiones parciales de cada gas. Ahora que tenemos los valores en su lugar, es el momento de hacer los cálculos.

Para la presión parcial de nitrógeno, 0,4 mol multiplica por nuestra 0,0821 y nuestra temperatura constante de 310 K y luego se divide por 2 litros: 0,4 * 0,0821 * 310/2 = 5,09 atm o menos.

Para la presión parcial de oxígeno, 0,3 mol multiplicar por 0,0821 nuestra constante y nuestra temperatura de 310 K y luego dividir por 2 litros: 0,3 * * 0,0821 = 3,82 310/2 atm o menos.

Para la presión parcial de dióxido de carbono, 0,2 mol multiplica por nuestra 0,0821 y nuestra temperatura constante de 310 K y luego dividir por 2 l: 0,2 * 0,0821 * 310/2 = 2 , 54 atm o menos.

Ahora añadimos estas presiones para encontrar la presión total: P_total = 5,09 + 3,82 + 2,54 o 11,45 atm o menos.

parte 3

El cálculo de la presión total, entonces las presiones parciales

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 10

Ajuste la presión parcial ecuación como antes. Una vez más, se supone que un matraz de 2 litros que contenía tres gases: nitrógeno (N₂), Oxígeno (O₂) Y el dióxido de carbono (CO₂). Hay 10 g de cada uno de los gases y la temperatura de cada gas en la botella es de 37 grados Celsius.

La temperatura en Kelvin todavía ser 310, y como antes, que tienen alrededor de 0,4 moles de nitrógeno, 0,3 mol de oxígeno y 0,2 mol de dióxido de carbono.
Del mismo modo, todavía encontramos la presión en atmósferas, por lo que vamos a utilizar el valor de 0,0821 atm L / K.mol para la constante R.
Por lo tanto, la ecuación de las presiones parciales todavía se ve lo mismo esta vez: P_total = (0,4 * 0,0821 * 310/2) _nitrógeno + (0,3 * 0,0821 * 310/2) _oxígeno + (0,2 * 0,0821 * 310/2) _{dióxido de carbono}.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 11

Añadir el número de moles de cada gas en la muestra para encontrar el número total de moles de la mezcla de gas. A medida que el volumen y la temperatura son los mismos para cada gas de muestra, por no hablar de que cada valor molar se multiplica por la misma constante, podemos usar la propiedad distributiva de las matemáticas para volver a escribir la ecuación como P_total = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310/2.

La adición de 0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol de mezcla de gases. Esto simplifica aún más la ecuación de P _total = 0,9 * 0,0821 * 310/2.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 12

Calcular la presión total de la mezcla gaseosa. Multiplicando 0,9 * 0,0821 * 310/2 = 11,45 moles aproximadamente.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 13

Encontrar la proporción de cada gas en la mezcla total. Para ello, se divide el número de moles de cada gas por el número total de moles.

Hay 0,4 mol de nitrógeno, tal como 0,4 / 0,9 = 0,44 (44%) de la muestra, aproximadamente.

Hay 0,3 mol de nitrógeno, tal como 0,3 / 0,9 = 0,33 (33%) de la muestra, aproximadamente.

Hay 0,2 mol de dióxido de carbono, de modo que 0,2 / 0,9 = 0,22 (22%) de la muestra, aproximadamente.

Aunque los porcentajes aproximados anteriores se suman a solamente 0,99, los decimales reales se repiten, de modo que la suma real es uno de los nueve serie repetida después de la decimal. Por definición, esto es lo mismo que 1, o 100%.

Imagen titulada calcular la presión parcial Paso 14

Multiplicar el valor proporcional de cada gas por la presión total para encontrar la presión parcial.

Multiplicando 0.44 * 11.45 = 5,04 atm o menos.

Multiplicando 0.33 * 11.45 = 3.78 atm o menos.

Multiplicando 0.22 * 11.45 = 2.52 atm o menos.

== == Consejos

Usted notará una pequeña diferencia en los valores para encontrar las primeras presiones parciales, a continuación, la presión total, y para encontrar la presión total y luego las presiones parciales. Recuerde que los valores de los datos se presentan como valores aproximados debido al redondeo de una o dos cifras decimales para que sean más fáciles de entender los valores. Si se hacen las cuentas con una calculadora sin redondeo, usted notará una menor o incluso inexistente, la discrepancia entre los dos métodos.

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El conocimiento de las presiones parciales de gas puede llegar a ser una cuestión de vida o muerte para los buceadores. Una presión parcial de oxígeno baja en exceso puede conducir a la pérdida de la conciencia y de la muerte, mientras que una presión parcial muy alta de hidrógeno u oxígeno también puede ser tóxico.

Cómo calcular la presión parcial

pasos

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materiales necesarios

Vídeo: Presiones parciales en gases

Vídeo: Presión de una mezcla de gases. Presiones parciales

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