İdeal qaz molekullarının konsentrasiyası. Formulalar və nümunə problemi

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 17:41

Qaz aktiv səthinin böyük sahəsinə və sistemi əmələ gətirən hissəciklərin yüksək kinetik enerjisinə görə maye və bərk cisimlərlə müqayisədə yüksək reaktivliyə malikdir. Bu zaman qazın kimyəvi aktivliyi, təzyiqi və bəzi digər parametrlər molekulların konsentrasiyasından asılıdır. Gəlin bu məqalədə bu dəyərin nə olduğunu və necə hesablana biləcəyini nəzərdən keçirək.

Hansı qazdan danışırıq?

Bu məqalədə ideal qazlar deyilənlər nəzərdən keçiriləcək. Onlar hissəciklərin ölçüsünü və onların arasındakı qarşılıqlı əlaqəni laqeyd edirlər. İdeal qazlarda baş verən yeganə proses hissəciklər və damar divarları arasında elastik toqquşmalardır. Bu toqquşmaların nəticəsi mütləq təzyiqdir.

Hər hansı real qazın təzyiqi və ya sıxlığı azaldıqda və mütləq temperaturu artırıldıqda, xassələrində ideala yaxınlaşır. Buna baxmayaraq, hətta aşağı sıxlıqlarda və yüksək olan kimyəvi maddələr vartemperatur ideal qazdan uzaqdır. Belə bir maddənin parlaq və məşhur nümunəsi su buxarıdır. Fakt budur ki, onun molekulları (H_{2O) yüksək qütblüdür (oksigen elektron sıxlığını hidrogen atomlarından uzaqlaşdırır). Qütblülük onlar arasında əhəmiyyətli elektrostatik qarşılıqlı təsirə gətirib çıxarır ki, bu da ideal qaz anlayışının kobud şəkildə pozulmasıdır.}

Klapeyron-Mendeleyevin universal qanunu

İdeal qazın molekullarının konsentrasiyasını hesablaya bilmək üçün kimyəvi tərkibindən asılı olmayaraq istənilən ideal qaz sisteminin vəziyyətini təsvir edən qanunla tanış olmaq lazımdır. Bu qanun fransız Emil Klapeyron və rus alimi Dmitri Mendeleyevin adlarını daşıyır. Müvafiq tənlik:

PV=nRT.

Bərabərlik deyir ki, təzyiq P və V həcminin hasili həmişə ideal qaz üçün mütləq temperatur T və n maddəsinin miqdarının hasilinə düz mütənasib olmalıdır. Burada R universal qaz sabiti adlanan mütənasiblik əmsalıdır. 1 mol qazın 1 K (R=8, 314 J/(molK)) ilə qızdırıldığı halda genişlənmə nəticəsində gördüyü işin miqdarını göstərir.

Molekulların konsentrasiyası və onun hesablanması

Tərifə görə, atomların və ya molekulların konsentrasiyası sistemdə vahid həcmə düşən hissəciklərin sayı kimi başa düşülür. Riyazi olaraq yaza bilərsiniz:

c_N=N/V.

Burada N sistemdəki hissəciklərin ümumi sayıdır.

Qaz molekullarının konsentrasiyasını təyin etmək üçün düsturu yazmazdan əvvəl n maddənin miqdarının tərifini və R-nin qiymətini Boltsman sabiti ilə əlaqələndirən ifadəni xatırlayaq k_B:

n=N/N_A;

k_B=R/N_A.

Bu bərabərliklərdən istifadə edərək universal vəziyyət tənliyindən N/V nisbətini ifadə edirik:

PV=nRT=>

PV=N/N_ART=Nk_BT=>

c_N=N/V=P/(k_BT).

Beləliklə, qazdakı hissəciklərin konsentrasiyasını təyin etmək üçün düstur əldə etdik. Gördüyünüz kimi, o, sistemdəki təzyiqlə düz mütənasibdir və mütləq temperaturla tərs mütənasibdir.

Sistemdəki hissəciklərin sayı çox olduğu üçün c_N konsentrasiyası praktiki hesablamalar apararkən istifadə etmək əlverişsizdir. Bunun əvəzinə c _{molar konsentrasiyası daha tez-tez istifadə olunur. İdeal qaz üçün aşağıdakı kimi müəyyən edilmişdir:}

c_{=n/V=P/(R T).}

Nümunə problem

Normal şəraitdə havada oksigen molekullarının molyar konsentrasiyasını hesablamaq lazımdır.

Bu problemi həll etmək üçün unutmayın ki, havanın tərkibində 21% oksigen var. D alton qanununa uyğun olaraq, oksigen 0,21P₀ qismən təzyiq yaradır, burada P₀=101325 Pa (bir atmosfer). Normal şəraitdə həmçinin 0 ^{oC temperatur nəzərdə tutulur(273,15 K).}

Biz havada oksigenin molar konsentrasiyasını hesablamaq üçün bütün lazımi parametrləri bilirik. Alırıq:

c(O₂)=P/(R T)=0.21101325/(8.314273, 15)=9,37 mol/m^3.

Əgər bu konsentrasiya 1 litr həcmə endirilirsə, onda biz 0,009 mol/L dəyərini alırıq.

1 litr havada neçə O₂ molekul olduğunu başa düşmək üçün hesablanmış konsentrasiyanı N_A nömrəsinə vurun. Bu proseduru tamamladıqdan sonra böyük bir dəyər əldə edirik: N(O₂)=5, 6410^{21molekullar.}