Мундариҷа

• Қадамҳо
• Маслиҳат

Оё шумо ягон бор шишаи обро дар офтоб чанд соат монда, сипас сарпӯшро кушода як "поп" -и хурдро шунидаед? Ин садо сабаби он аст фишори бухор дар шишаи сабаб. Дар химия фишори буғ фишорест, ки ба девори зарфи пӯшида таъсир мекунад, вақте ки моеъ дар зарф бухор мешавад (ба газ мубаддал мешавад). Барои пайдо кардани фишори буғ дар ҳарорати маълум муодилаи Клаузиус-Клапейронро истифода баред: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

Қадамҳо

Усули 1 аз 3: Муодилаи Клаузиус-Клапейронро истифода баред

1. 

   Муодилаи Клаузиус-Клапейронро нависед. Ҳангоми баррасии тағирёбии фишори буғ бо мурури замон, формулаи ҳисобкунии фишори буғ муодилаи Клаузиус-Клапейрон мебошад (ба номи физикҳо Рудолф Клаузиус ва Бенуот Пол Эмил Клапейрон). Ин формулаи маъмулан барои ҳалли масъалаҳои фишори буғ дар физика ва химия маъмулан истифода мешавад. Формула чунин навишта шудааст: ln (P1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)). Дар ин формула тағирёбандаҳо инҳоро нишон медиҳанд:
   • ΔH_vap: Энтальпияи бухоршавии моеъҳо. Ин қиматро дар ҷадвали охири китоби дарсии химия ёфтан мумкин аст.
   • R: Гази доимӣ ва ба 8,314 J / (K × Mol) баробар аст.
   • T1: Ҳарорате, ки фишори буғ маълум аст (ҳарорати ибтидоӣ).
   • T2: Ҳарорате, ки дар он фишори буғ зарур аст (ҳарорати ниҳоӣ).
   • P1 ва P2: Фишори буғи мувофиқ дар ҳарорати T1 ва T2.

2. 

   
   
   Қиматҳои маълумро барои тағирёбандаҳо иваз кунед. Муодилаи Клаузиус-Клапейрон хеле мураккаб менамояд, зеро тағирёбандаҳои гуногун бисёранд, аммо агар масъала маълумоти кофӣ диҳад, он қадар душвор нест. Мушкилоти оддии фишори буғ ба шумо ду арзиши ҳарорат ва як арзиши фишор ё ду арзиши фишор ва як арзиши ҳароратро медиҳанд - вақте ки шумо ин маълумотро доред, ҳалли он осон аст.
   • Масалан, фарз кунем, ки мушкилот дар зарфи моеъ дар 295 К ва бо фишори буғи 1 атмосфера (атм) мавҷуд аст. Савол ин аст: Фишори буғ дар ҳарорати 393 К чӣ гуна аст? Мо барои ҳарорат ду қимат ва яке барои фишор дорем, бинобар ин бо ёрии муодилаи Клаузиус-Клапейрон барои фишори боқимонда ҳал кардан мумкин аст. Гузоштани арзишҳо ба тағирёбандаҳо, мо дорем ln (1 / P2) = (ΔH_vap/ R) ((1/393) - (1/295)).
   • Барои муодилаи Клаузиус-Клапейрон, мо бояд ҳамеша арзиши ҳароратро истифода барем Келвин. Шумо метавонед ягон фишори фишорро истифода баред, ба шарте ки он дар як воҳид ҳам барои P1 ва P2 бошад.

3. 

   
   
   Доимиро иваз кунед. Муодилаи Клаузиус-Клапейрон ду собит дорад: R ва ΔH_vap. R ҳамеша ба 8,314 J / (K × Mol) баробар аст. Аммо, ΔH_vap (энтальпияи идоранашаванда) аз навъи моеъи бухоршаванда вобаста аст, ки масъала медиҳад. Бо ин гуфта, шумо метавонед ΔH арзишҳоро ҷустуҷӯ кунед_vap аз моддаҳои гуногун дар охири китоби дарсии химия ё физика, ё онро онлайн ҷустуҷӯ кунед (масалан, дар ин ҷо.)
   • Дар мисоли боло, фарз кунем, ки моеъ чунин аст оби тоза. Агар шумо дар ҷадвал арзиши H -ро бинед_vap, мо ΔH дорем_vap оби тозашуда тақрибан 40,65 кДж / мол. Азбаски қимати H воҳидҳои ҷулро истифода мебарад, мо бояд онро ба табдил диҳем 40,650 J / mol.
   • Гузоштани доимӣ ба муодила, мо дорем ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295)).

4. 

   
   
   Муодиларо ҳал кунед. Пас аз он ки шумо ҳамаи арзишҳоро ба тағирёбандаҳои муодила ворид кардед, ба истиснои тағирёбандае, ки мо ҳисоб карда истодаем, ҳалли муодиларо аз рӯи принсипи муқаррарии алгебравӣ идома диҳед.
   • Нуқтаи душвортарин ҳангоми ҳалли муодила (ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))) коркарди функсияи табиии логарифмӣ (ln) мебошад. Барои бартараф кардани функсияи табиӣ, ҳарду тарафи муодиларо ҳамчун нишондиҳандаи доимии математикӣ истифода баред д. Ба ибораи дигар, ln (x) = 2 → e = e → x = e.
   • Ҳоло муодилаи мисолро ҳал мекунем:
   • ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4,889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = д
   • 1 / P2 = 0.0165
   • P2 = 0.0165 = 60,76 атм. Ин қимат оқилона аст - дар зарфи пӯшида, вақте ки ҳарорат тақрибан 100 дараҷа баланд мешавад (то ба ҳарорат тақрибан 20 дараҷа аз нуқтаи ҷӯшидани об) буғи зиёде ҳосил мешавад, бинобар ин фишор меафзояд. хеле.
   таблиғ

Усули 2 аз 3: Фишори бухори маҳлули ҳалшударо ёбед

1. 

   Қонуни Раултро нависед. Дар асл, мо кам бо моеъҳои холис кор мекунем - аксар вақт мо бояд бо омехтаҳои бисёр моддаҳои гуногун кор кунем. Баъзе омехтаҳои маъмулӣ тавассути пароканда кардани миқдори ками кимиёвӣ ба вуҷуд меоянд маҳлул дар миқдори зиёди дигар маводи кимиёвӣ ном дорад Ҳалкунанда ташкил кардан ҳалли. Дар ин ҳолат, мо бояд муодилаи Қонуни Раултро (номи физик Франсуа-Мари Раултро) бидонем, ки чунин менамояд: П._ҳалли= P_{Ҳалкунанда}X_{Ҳалкунанда}. Дар ин формула тағирёбандаҳо инҳоро нишон медиҳанд:
   • П._ҳалли: Фишори буғи ҳамаи маҳлулҳо (ҳамаи ҷузъҳои маҳлул)
   • П._{Ҳалкунанда}: Фишори бухори ҳалкунанда
   • X_{Ҳалкунанда}: Қисми молии ҳалкунанда.
   • Агар шумо аллакай истилоҳи "қисми молярӣ" -ро надонед, хавотир нашавед - мо онро дар қадамҳои оянда шарҳ медиҳем.

2. 

   Халкунандаҳо ва ҳалкунандаҳоро дар маҳлул фарқ кунед. Пеш аз он ки шумо фишори бухори маҳлулро ҳисоб кунед, ба шумо лозим аст, ки моддаҳои бо мушкилӣ додашударо муайян кунед. Аҳамият диҳед, ки маҳлул вақте пайдо мешавад, ки ҳалкунанда дар ҳалкунанда ҳал карда шавад - кимиёвии ҳалшуда ҳамеша ҳалшаванда аст ва кимиёе, ки корро иҷро мекунад, ҳалкунанда мебошад.
   • Дар ин боб мо як мисоли оддиро барои нишон додани мафҳумҳои дар боло овардашуда мегирем. Фарз мекунем, ки мо мехоҳем фишори буги маҳлули шарбатро ёбем. Одатан, шарбат аз як қисми шакар дар як қисми об ҳалшуда тайёр карда мешавад, аз ин рӯ мо мегӯем шакар ҳалшаванда ва об ҳалкунанда мебошанд.
   • Эзоҳ: формулаи химиявии сахароза (шакари ғалладона) C аст₁₂Ҳ₂₂О.₁₁. Шумо ин маълумотро хеле муҳим пайдо мекунед.

3. 

   Ҳарорати маҳлулро ёбед. Чӣ тавре ки дар қисмати дар боло зикршуда Клаузиус Клапейрон мебинем, ҳарорати моеъ ба фишори буғи он таъсир мерасонад. Умуман, ҳарорат ҳар қадар баланд бошад, фишори буғ ҳамон қадар баландтар мешавад - бо баланд шудани ҳарорат, ҳамон қадар моеъ бухор шуда, фишорро дар зарф меафзояд.
   • Дар ин мисол, ҳарорати ҷории шарбат чунин аст 298 К. (тақрибан 25 C).

4. 

   Фишори бухори ҳалкунандаро ёбед. Истинодҳои кимиёвӣ одатан барои бисёр моддаҳо ва омехтаҳои маъмул арзишҳои фишори буғро медиҳанд, аммо одатан танҳо барои арзишҳои фишор дар 25 ° C / 298 K ё дар ҳарорати нуқтаи ҷӯшиш. Агар маҳлули шумо чунин ҳарорат дошта бошад, пас шумо метавонед арзиши истинодро истифода баред, вагарна шумо бояд фишори буғро дар ҳарорати ибтидоии маҳлул пайдо кунед.
   • Дар ин ҷо муодилаи Клаузиус-Клапейрон метавонад бо истифода аз фишор ва ҳарорати 298 K (25 C) барои P1 ва T1 кӯмак кунад.
   • Дар ин мисол, омехта ҳарорати 25 ° C дорад, то мо ҷадвали ҷустуҷӯро истифода барем. Мо обро дар 25 ° C мебинем, ки фишори буғаш 23,8 мм.ст.симоб

5. 

   Қисми молии ҳалкунандаро ёбед. Охирин чизе, ки пеш аз ҳалли натиҷаҳо ба шумо лозим аст, ёфтани фраксияи молярии ҳалкунанда мебошад. Ин хеле осон аст: танҳо компонентҳоро ба кӯзаҳо табдил диҳед, пас фоизи ҳар як аз миқдори умумии омехтаро пайдо кунед. Ба ибораи дигар, қисми молярии ҳар як ҷузъ баробар аст (шумораи молҳои омехта) / (молҳои умумии омехта).
   • Фарз мекунем, ки дорухат барои шарбат чунин аст 1 литр (L) об ва 1 литр сахароза (шакар). Он гоҳ мо бояд миқдори молҳои ҳар як компонентро пайдо кунем. Барои ин, мо массаи ҳар як ҷузъро пайдо мекунем, пас аз оммавии молярии он компонентҳо барои кор фармудани молҳо истифода барем.
   • Вазн (1 литр об): 1000 грамм (г)
   • Вазн (1 л шакари хом): Тақрибан 1056,7 гр
   • Шумораи молҳо (об): 1000 грамм × 1 моль / 18,015 г = 55,51 моль
   • Молҳо (шакар): 1056,7 грамм × 1 моль / 342,2965 г = 3,08 моль (Аҳамият диҳед, ки шумо массаи молии шакарро аз формулаи кимиёвии C пайдо карда метавонед₁₂Ҳ₂₂О.₁₁.)
   • Ҷамъи молҳо: 55.51 + 3.08 = 58.59 mol
   • Қисми молярии об: 55.51 / 58.59 = 0,947

6. 

   Натиҷаҳоро ҳал кунед. Ниҳоят, мо барои ҳалли муодилаи Раул маълумоти кофӣ дорем. Ин хеле осон аст: арзишҳоро ба тағирёбандаҳои муодилаи Раулти теоремаи дар аввали ин қисм зикршуда илова кунед (П._ҳалли = P_{Ҳалкунанда}X_{Ҳалкунанда}).
   • Бо иваз кардани арзишҳо, мо:
   • П._ҳалли = (23,8 мм.ст.симоб) (0,947)
   • П._ҳалли = 22,54 мм.ст.симоб. Ин натиҷа оқилона аст - ба ибораи молярӣ, танҳо каме шакар дар бисёр об ҳал мешавад (гарчанде ки ин ду дарвоқеъ якхелаанд), аз ин рӯ, фишори буғ танҳо каме коҳиш хоҳад ёфт.
   таблиғ

Усули 3 аз 3: Дар ҳолатҳои махсус фишори буғро пайдо кунед

1. 

   Шартҳои фишор ва ҳарорати стандартиро муайян кунед. Олимон аксар вақт як ҷуфти фишор ва ҳароратро ҳамчун шароити "пешфарз" истифода мебаранд. Ин арзишҳо ҳамчун фишори стандартӣ ва ҳарорат номида мешаванд (дар якҷоягӣ бо ҳолати стандартӣ ё DKTC номида мешавад). Мушкилоти фишори буғ аксар вақт ба DKTC муроҷиат мекунанд, бинобар ин шумо бояд ин арзишҳоро барои осонӣ дар хотир нигоҳ доред. DKTC чунин муайян карда мешавад:
   • Ҳарорат: 273.15 K / 0 C. / 32 F
   • Фишор: 760 мм.ст.симоб / 1 атм / 101,325 килопаскал

2. 

   Барои ёфтани тағирёбандаҳои дигар ба муодилаи Клаузиус-Клапейрон гузаред. Дар мисоли қисми 1 мо мебинем, ки муодилаи Клаузиус-Клапейрон ҳангоми ҳисоб кардани фишори бухори моддаҳои холис хеле муассир аст. Аммо, на ҳама мушкилот ёфтани P1 ё P2-ро талаб намекунад, аммо борҳо онҳо ҳатто хоҳиш мекунанд, ки ҳарорат ё ҳатто арзиши ΔH-ро ёбанд._vap. Дар ин ҳолат, барои ёфтани ҷавоб танҳо муодиларо иваз кардан лозим аст, то ки тағирёбандаи дилхоҳ дар як тарафи муодила бошад ва ҳамаи тағирёбандаҳои дигар дар тарафи дигар бошанд.
   • Масалан, фарз мекунем, ки моеъи номаълуме мавҷуд аст, ки фишори буғаш дар 273 К 25 тор ва дар 325 К 150 торр бошад ва мо мехоҳем энтальпияи идорашавандаи ин моеъро пайдо кунем (ΔH_vap). Мо метавонем инҳоро ҳал кунем:
   • 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. Ҳоло биёед арзишҳоро иваз кунем:
   • 8,314 J / (K × Mol) × (-1,79) / (- 0.00059) = ΔH_vap
   • 8,314 J / (K × Mol) × 3,033.90 = ΔH_vap = 25.223.83 Ҷ / мол

3. 

   Ҳангоми бухор шуданаш фишори бухори маҳлулро ба назар гиред. Дар мисоли дар боло овардашудаи Қонуни Раул, маҳлули мо шакар аст, бинобар ин дар ҳарорати хонагӣ худ аз худ бухор намешавад (фикр кунед, ки шумо ягон бор як косаи шакар бухор шудааст?). Аммо, вақте ки модда ҳал мешавад дар ҳақиқат Агар он бухор шавад, он ба фишори умумии буғи маҳлул таъсир мерасонад. Мо ин фишорро бо истифодаи муодилаи тағирёбандаи Қонуни Раул ҳисоб мекунем: П._ҳалли = Σ (саҳ_{компонент}X_{компонент}). Рамзи (Σ) маънои онро дорад, ки мо бояд тамоми фишорҳои буғии ҷузъҳои гуногунро ҷамъ кунем, то посух пайдо кунем.
   • Масалан, биёед бигӯем, ки мо маҳлуле дорем, ки аз ду кимиё иборат аст: бензол ва толуол. Ҳаҷми умумии маҳлул 120 мл; 60 мл бензол ва 60 мл толуол. Ҳарорати маҳлул 25 ° C ва фишори бухори ҳар як ҷузъи кимиёвӣ дар 25 ° C барои бензол 95,1 мм.ст.симоб ва барои толуол 28,4 мм.ст.симоб аст. Барои арзишҳои додашуда фишори бухори маҳлулро ёбед. Мо метавонем масъаларо бо истифода аз зичӣ, массаи молярӣ ва фишори буги ду моддаи кимиёвӣ ҳал кунем:
   • Ҳаҷм (бензол): 60 мл = 0,06 L × 876,50 кг / 1,000 L = 0,053 кг = 53 г.
   • Вазн (толуол): 0,06 L × 866,90 кг / 1,000 L = 0,052 кг = 52 г.
   • Шумораи молҳо (бензол): 53 g × 1 mol / 78,11 g = 0,679 mol
   • Шумораи молҳо (толуол): 52 г × 1 моль / 92,14 г = 0,564 моль
   • Ҳаҷми кулҳо: 0.679 + 0.564 = 1.243
   • Фраксияи молярӣ (бензол): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • Фраксияи молярӣ (толуол): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • Ҳал кардани натиҷаҳо: Саҳ_ҳалли = P_бензолX_бензол + P_толуинX_толуин
   • П._ҳалли = (95,1 мм.ст.симоб) (0,546) + (28,4 мм.ст.симоб) (0,454)
   • П._ҳалли = 51.92 mmHg + 12.89 mmHg = 64.81 мм.ст.симоб
   таблиғ

Маслиҳат

• Барои истифодаи муодилаи Клаузиус Клапейрон дар боло, шумо бояд ҳароратро ба воҳидҳои Кевин табдил диҳед (бо ишора К). Агар шумо ҳарорат дар Селсий дошта бошед, пас онро бо формулаи зерин тағир диҳед: Т._к = 273 + T_в
• Шумо метавонед усулҳои дар боло зикршударо истифода баред, зеро энергия ба миқдори гармии додашуда мутаносиб аст. Ҳарорати моеъ ягона омили экологист, ки ба фишори буғ таъсир мерасонад.