Ábhar

• Céimeanna
• Comhairle

Ar fhág tú buidéal uisce sa ghrian riamh ar feadh cúpla uair an chloig, ansin d’oscail tú an clúdach agus chuala tú “pop” beag? Tá an fhuaim seo dlite brú gaile sa bhuidéal cúise. Sa cheimic, is é brú gaile an brú atá ag gníomhú ar bhalla árthaigh iata de réir mar a ghalraíonn an leacht san árthach (casann sé ina ghás). Chun an brú gaile a fháil ag teocht aitheanta, úsáid an chothromóid Clausius-Clapeyron: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Céimeanna

Modh 1 de 3: Úsáid an chothromóid Clausius-Clapeyron

1. 

   Scríobh an chothromóid Clausius-Clapeyron. Agus an t-athrú ar bhrú gaile á mheas le himeacht ama, is í an fhoirmle chun brú gaile a ríomh cothromóid Clausius-Clapeyron (ainmnithe i ndiaidh na fisiceoirí Rudolf Clausius agus Benoît Paul Émile Clapeyron). Is foirmle é seo a úsáidtear go coitianta chun fadhbanna coitianta brú gaile san fhisic agus sa cheimic a réiteach. Scríobhtar an fhoirmle mar seo a leanas: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)). San fhoirmle seo, is ionann na hathróga:
   • ΔH_vap: Eantalpacht galú leachtanna. Is féidir an luach seo a fháil sa tábla ag deireadh téacsleabhar ceimice.
   • R: Tairiseach gás idéalach agus cothrom le 8,314 J / (K × Mol).
   • T1: Teocht ag a bhfuil an brú gaile ar eolas (teocht tosaigh).
   • T2: An teocht ag a bhfuil an brú gaile ag teastáil (teocht dheiridh).
   • P1 agus P2: An brú gaile comhfhreagrach ag teochtaí T1 agus T2.

2. 

   
   
   Cuir luachanna aitheanta in ionad athróg. Breathnaíonn cothromóid Clausius-Clapeyron casta go leor toisc go bhfuil go leor athróg éagsúil ann, ach níl sé ró-dheacair má sholáthraíonn an fhadhb dóthain faisnéise. Tabharfaidh na fadhbanna brú gaile is bunúsaí duit dhá luach teochta agus luach brú amháin nó dhá luach brú agus luach teochta amháin - nuair a bheidh na sonraí seo agat is furasta iad a réiteach.
   • Mar shampla, is dócha gurb í an fhadhb atá ann maidir le coimeádán leachta ag 295 K agus le brú gaile 1 atmaisféar (atmais). Is í an cheist: Cad é an brú gaile ag teocht 393 K? Tá dhá luach againn maidir le teocht agus ceann le haghaidh brú, agus mar sin is féidir réiteach a fháil don bhrú atá fágtha ag úsáid na cothromóide Clausius-Clapeyron. Ag cur luachanna in athróga, ní mór dúinn ln (1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1/393) - (1/295)).
   • Maidir le cothromóid Clausius-Clapeyron, ní mór dúinn luach teochta a úsáid i gcónaí Kelvin. Féadfaidh tú aon luach brú a úsáid, fad atá sé sna haonaid chéanna do P1 agus P2.

3. 

   
   
   Cuir na tairisigh in ionad. Tá dhá thabhartas ag cothromóid Clausius-Clapeyron: R agus ΔH_vap. Tá R cothrom le 8,314 J / (K × Mol) i gcónaí. Mar sin féin, ΔH_vap braitheann (eantalpacht so-ghalaithe) ar an gcineál leacht vaporizing a thugann an fhadhb. É sin ráite, is féidir leat luachanna ΔH a chuardach_vap substaintí éagsúla ag deireadh téacsleabhar ceimice nó fisice, nó breathnaigh air ar líne (m.sh. anseo.)
   • Sa sampla thuas, glac leis go bhfuil an leacht uisce íon. Má fhéachann tú suas sa luach tábla H._vap, tá ΔH againn_vap tá thart ar 40.65 kJ / mol d’uisce íonaithe. Ós rud é go n-úsáideann an luach H aonaid bhréige, ní mór dúinn é a thiontú go 40,650 J / mol.
   • Tairiscintí a chur sa chothromóid, ní mór dúinn ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295)).

4. 

   
   
   Réitigh an chothromóid. Tar éis duit na luachanna go léir a chur isteach in athróga na cothromóide, ach amháin an athróg atá á ríomh againn, lean ort ag réiteach na cothromóide de réir an ghnáthphrionsabail ailgéabrach.
   • An pointe is deacra agus an chothromóid á réiteach (ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))(b) is é próiseáil na feidhme logartamach nádúrtha (ln). Chun feidhm na lomán nádúrtha a dhíchur, bain úsáid as an dá thaobh den chothromóid mar easpónant an tairiseach matamaiticiúil e. I bhfocail eile, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Anois déanaimis cothromóid an tsampla a réiteach:
   • ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4,889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = e
   • 1 / P2 = 0.0165
   • P2 = 0.0165 = 60.76 atm. Tá an luach seo réasúnta - i soitheach dúnta, nuair a mhéadaítear an teocht beagnach 100 céim (go teocht thart ar 20 céim os cionn fiuchphointe an uisce) gintear go leor gaile, mar sin méadóidh an brú. i bhfad.
   fógra

Modh 2 de 3: Faigh brú gaile an tuaslagáin tuaslagtha

1. 

   Scríobh Dlí Raoult. Déanta na fírinne, is annamh a oibrímid le leachtanna íon - go minic ní mór dúinn oibriú le meascáin de go leor substaintí éagsúla. Cruthaítear roinnt meascáin choitianta trí mhéid beag de cheimiceán ar a dtugtar a thuaslagadh tuaslagán i méid mór ceimiceán eile ar a dtugtar Tuaslagóir a fhoirmiú réiteach. Sa chás seo, ní mór dúinn eolas a bheith againn ar an gcothromóid do Dhlí Raoult (ainmnithe i ndiaidh an fhisiceora François-Marie Raoult), a bhfuil an chuma air mar seo: P._réiteach= P._TuaslagóirX._Tuaslagóir. San fhoirmle seo, is ionann na hathróga:
   • P._réiteach: Brú gaile an tuaslagáin go léir (gach comhpháirt tuaslagáin)
   • P._Tuaslagóir: Brú gaile tuaslagóra
   • X._Tuaslagóir: Codán molar den tuaslagóir.
   • Ná bíodh imní ort mura bhfuil an téarma “cuid molar” ar eolas agat cheana - míneoimid é sna chéad chéimeanna eile.

2. 

   Déan idirdhealú idir tuaslagóirí agus tuaslagóirí i dtuaslagán. Sula ndéanann tú brú gaile tuaslagáin a ríomh, ní mór duit na substaintí a thugann an fhadhb a aithint. Tabhair faoi deara go ndéantar tuaslagán nuair a thuaslagtar tuaslagóir i dtuaslagóir - is tuaslagóir i gcónaí an ceimiceán a thuaslagadh, agus is é an ceimiceán a dhéanann an post an tuaslagóir.
   • Sa chuid seo glacfaimid sampla simplí chun na coincheapa thuas a léiriú. Cuir i gcás gur mhaith linn brú gaile an tuaslagáin síoróip a fháil. De ghnáth ullmhaítear síoróip ó shiúcra cuid amháin a thuaslagadh in aon chuid uisce, mar sin deirimid tá siúcra tuaslagtha agus tá uisce tuaslagóir.
   • Nóta: is í C an fhoirmle cheimiceach le haghaidh siúcrós (siúcra gráinnithe)₁₂H.₂₂O.₁₁. Gheobhaidh tú an fhaisnéis seo an-tábhachtach.

3. 

   Faigh teocht an tuaslagáin. Mar a fheicimid sa chuid thuasluaite Clausius Clapeyron, beidh tionchar ag teocht an leachta ar a bhrú gaile. Go ginearálta, is airde an teocht, is airde an brú gaile - de réir mar a mhéadaíonn an teocht, is mó a ghalraíonn an leacht agus a mhéadaíonn an brú san árthach.
   • Sa sampla seo, glac leis go bhfuil teocht reatha an síoróip 298 K. (thart ar 25 C).

4. 

   Faigh brú gaile an tuaslagóra. De ghnáth tugann tagairtí ceimiceacha luachanna brú gaile do go leor substaintí agus meascáin choitianta, ach de ghnáth ní bhíonn siad ach le haghaidh luachanna brú ag 25 ° C / 298 K nó ag teocht an fhiuchphointe. Má tá an teocht seo ag do thuaslagán is féidir leat luach tagartha a úsáid, ar shlí eile ní mór duit an brú gaile a fháil ag teocht tosaigh an tuaslagáin.
   • Is féidir leis an gcothromóid Clausius-Clapeyron cabhrú anseo, ag úsáid brú agus teocht 298 K (25 C) do P1 agus T1.
   • Sa sampla seo, tá teocht 25 ° C ag an meascán ionas gur féidir linn tábla amharc a úsáid. Feicimid uisce ag 25 ° C le brú gaile de 23.8 mmHg

5. 

   Faigh an codán molar den tuaslagóir. Is é an rud deireanach a chaithfidh tú a dhéanamh sula ndéantar torthaí a réiteach ná an codán molar den tuaslagóir a fháil. Tá sé seo furasta go leor: ach na comhábhair a thiontú go móil, ansin faigh céatadán gach ceann de mhóil iomlána an mheascáin. Is é sin le rá, tá an chuid molar de gach comhpháirt cothrom (líon mól an mheascáin) / (móin iomlána an mheascáin).
   • Glac leis go bhfuil an t-oideas don síoróip 1 lítear (L) uisce agus 1 lítear siúcrós (siúcra). Ansin caithfimid líon na mól de gach comhábhar a fháil. Chun seo a dhéanamh, faighfimid maiseanna gach comhpháirte, ansin úsáidfimid mais mholar na gcomhpháirteanna sin chun móil a oibriú amach.
   • Meáchan (1 L uisce): 1,000 gram (g)
   • Meáchan (1 L de shiúcra amh): Thart.1056.7 g
   • Líon móil (uisce): 1,000 gram × 1 mol / 18,015 g = 55.51 mol
   • Móil (siúcra): 1,056.7 gram × 1 mol / 342.2965 g = 3.08 mol (Tabhair faoi deara gur féidir leat mais molar siúcra a fháil óna fhoirmle cheimiceach, C₁₂H.₂₂O.₁₁.)
   • Móil iomlána: 55.51 + 3.08 = 58.59 mól
   • Codán molar uisce: 55.51 / 58.59 = 0,947

6. 

   Réitigh torthaí. Faoi dheireadh, tá go leor sonraí againn chun cothromóid Raoult a réiteach. Tá sé seo an-éasca: breiseán na luachanna in athróga de chothromóid Teoirim Raoult a luaitear ag tús an ailt seo (P._réiteach = P._TuaslagóirX._Tuaslagóir).
   • In ionad na luachanna, ní mór dúinn:
   • P._réiteach = (23.8 mmHg) (0.947)
   • P._réiteach = 22.54 mmHg. Tá an toradh seo réasúnta - i dtéarmaí molar ní thuaslagann ach beagán siúcra i go leor uisce (cé go bhfuil an dá mhéid seo i ndáiríre), mar sin ní thitfidh an brú gaile ach beagán.
   fógra

Modh 3 de 3: Faigh brú gaile i gcásanna speisialta

1. 

   Sainaithin coinníollacha Caighdeánacha Brú agus Teochta. Is minic a úsáideann eolaithe péire luachanna brú agus teochta mar na coinníollacha "réamhshocraithe". Tugtar Brú agus Teocht Caighdeánach ar na luachanna seo (dá ngairtear Coinníoll Caighdeánach nó DKTC le chéile). Is minic a thagraíonn na fadhbanna brú gaile don DKTC, mar sin ba cheart duit na luachanna seo a chur de ghlanmheabhair mar áis. Sainmhínítear DKTC mar:
   • Teocht: 273.15 K. / 0 C. / 32 F.
   • Brú: 760 mmHg / 1 atm / 101,325 kilopascals

2. 

   Athraigh go cothromóid Clausius-Clapeyron chun athróga eile a fháil. Sa sampla i gCuid 1, feicimid go bhfuil an chothromóid Clausius-Clapeyron an-éifeachtach maidir le brú gaile substaintí íon a ríomh. Mar sin féin, ní gá P1 nó P2 a fháil do gach fadhb, ach is iomaí uair a iarrann siad fiú an teocht nó fiú an luach ΔH a fháil._vap. Sa chás seo, chun an freagra a fháil, ní gá duit ach an chothromóid a athrú ionas go mbeidh an athróg atá ag teastáil ar thaobh amháin den chothromóid, agus go bhfuil gach athróg eile ar an taobh eile.
   • Mar shampla, is dócha go bhfuil leacht anaithnid le brú gaile 25 torr ag 273 K agus 150 torr ag 325 K, agus ba mhaith linn eantalpacht so-ghalaithe an leachta seo a fháil (ΔH_vap). Is féidir linn na rudaí seo a leanas a réiteach:
   • ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1))
   • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (ΔH_vap/ R)
   • R × (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = ΔH_vap. Anois déanaimis na luachanna a athsholáthar:
   • 8,314 J / (K × Mol) × (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_vap
   • 8,314 J / (K × Mol) × 3,033.90 = ΔH_vap = 25,223.83 J / mol

3. 

   Cuir brú gaile an tuaslagáin san áireamh agus é ag galú. Sa sampla thuas de Dhlí Raoult, is é an tuaslagán atá againn ná siúcra ionas nach n-imíonn sé as féin ag teocht an tseomra (an bhfaca tú riamh go bhfaca tú babhla siúcra ag galú?). Mar sin féin, nuair a thuaslagann an tsubstaint i ndáiríre Má ghalaíonn sé, beidh tionchar aige ar bhrú gaile ginearálta an tuaslagáin. Ríomhtar an brú seo trí chothromóid athraitheach Dhlí Raoult a úsáid: P._réiteach = Σ (P._comhábharX._comhábhar). Ciallaíonn an tsiombail (Σ) go gcaithfimid brú gaile uile na gcomhpháirteanna éagsúla a chur suas chun freagra a fháil.
   • Mar shampla, abair go bhfuil réiteach againn atá comhdhéanta de dhá cheimiceán: beinséin agus tolúéin. Is é toirt iomlán an tuaslagáin ná 120 mL; 60 ml de bheinséin agus 60 ml de tolúéin. Is é teocht an tuaslagáin 25 ° C agus is é brú gaile gach comhpháirt cheimiceach ag 25 ° C ná 95.1 mmHg do bheinséin, agus 28.4 mmHg do tolúéin. Maidir leis na luachanna tugtha, faigh brú gaile an tuaslagáin. Is féidir linn an fhadhb a réiteach trí dhlús, mais molar agus brú gaile an dá cheimiceán a úsáid:
   • Toirt (beinséin): 60 mL = 0.06 L × 876.50 kg / 1,000 L = 0.053 kg = 53 g
   • Meáchan (tolúéin): 0.06 L × 866.90 kg / 1,000 L = 0.052 kg = 52 g
   • Líon móil (beinséin): 53 g × 1 mol / 78.11 g = 0.679 mol
   • Líon móil (tolúéin): 52 g × 1 mol / 92.14 g = 0.564 mol
   • Móil iomlána: 0.679 + 0.564 = 1.243
   • Codán molar (beinséin): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • Codán molar (tolúéin): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Réitigh torthaí: P._réiteach = P._beinséinX._beinséin + P._toluenX._toluen
   • P._réiteach = (95.1 mmHg) (0.546) + (28.4 mmHg) (0.454)
   • P._réiteach = 51.92 mmHg + 12.89 mmHg = 64.81 mmHg
   fógra

Comhairle

• Chun cothromóid Clausius Clapeyron thuas a úsáid, ní mór duit an teocht a thiontú go haonaid Kevin (arna shonrú ag K). Má tá an teocht agat i Celsius ansin athraigh é leis an bhfoirmle seo a leanas: T._k = 273 + T._c
• Féadfaidh tú na modhanna thuas a chur i bhfeidhm toisc go bhfuil fuinneamh comhréireach leis an méid teasa a sholáthraítear. Is é teocht an leachta an t-aon fhachtóir comhshaoil ​​a théann i bhfeidhm ar an mbrú gaile.