volumul este legat între toate gazele de ipoteza lui Avogadro, care afirmă: Volumele egale de gaze la aceeași temperatură și presiune conțin un număr egal de molecule. Din aceasta, derivăm volumul molar al unui gaz (volum/moli de gaz). Această valoare, la 1 atm, și 0 &deg C este prezentată mai jos.

Vm =

V n

= 22,4 l la 0 CT și 1 ATM

unde:

Vm = volum molar, în litri, volumul pe care un mol de gaz îl ocupă în aceste condiții
V=volum în litri
n=moli de gaz

o ecuație pe care chimiștii o numesc Legea gazului Ideal, prezentată mai jos, raportează volumul, temperatura și presiunea unui gaz, având în vedere cantitatea de gaz prezentă.

unde:

p=presiunea în atm
T=temperatura în Kelvins
R este constanta gazului molar, unde R=0,082058 l atm mol-1 K-1.

Legea gazului Ideal presupune mai mulți factori despre moleculele de gaz.Volumul moleculelor este considerat neglijabil în comparație cu volumul recipientului în care sunt ținute. De asemenea, presupunem că moleculele de gaz se mișcă aleatoriu și se ciocnesc în coliziuni complet elastice. Prin urmare, forțele atractive și respingătoare dintre molecule sunt considerate neglijabile.

exemplu de problemă: un gaz exercită o presiune de 0,892 atm într-un recipient de 5,00 l la 15 C. densitatea gazului este de 1,22 g/L. care este masa moleculară a gazului?

Răspuns:

PV = nRT

T = 273 + 15 = 228

(0.892)(5.00) = n(.0821)(288)

n = 0.189 mol

.189 mol 5.00L x x grams 1 mol = 1.22 g/L

x = Molecular Weight = 32.3 g/mol

De asemenea, putem folosi legea ideală a gazelor pentru a determina cantitativ modul în care schimbareapresiunii, temperaturii, volumului și numărului de moli de substanță afectează sistemul. Deoarece constanta gazului, R, este aceeași pentru toate gazele în orice situație, dacă rezolvați pentru R în Legea gazului Ideal și apoi setați două legi ale gazului egale una cu cealaltă, aveți Legea gazului combinat:

P1V1 n1T1

=

P2V2 n2T2

Valorile cu un indice de ” 1 „se referă la condițiile inițiale
valorile cu un indice de” 2 ” se referă la condițiile finale

dacă cunoașteți condițiile inițiale ale unui sistem și doriți să determinați Noua presiune după ce creșteți volumul păstrând același număr de biți și temperatură, conectați toate valorile pe care le cunoașteți și apoi rezolvați pur și simplu valoarea necunoscută.

exemplu problemă: un eșantion de 25,0 mL de gaz este închis într-un balon la 22 de centimetrii C. Dacă balonul a fost plasat într-o baie de gheață la 0 centimetrii C, care ar fi noul volum de gaz dacă presiunea este menținută constantă?

Răspuns:

deoarece presiunea și numărul de moli sunt menținute constante, nu trebuie să le reprezentăm în ecuație, deoarece valorile lor vor anula. Deci, ecuația legii gazelor combinate devine:

V1 T1 = V2 T2

25.0 mL 295 K = V2 273 K

v2 = 23,1 ml

putem aplica Legea gazelor ideale pentru a rezolva mai multe probleme. Până în prezent, am luat în considerare numai gazele unei substanțe, gazele pure. De asemenea, înțelegem ce se întâmplă atunci când mai multe substanțe sunt amestecate într-un singur recipient. Conform legii lui Dalton a presiunilor parțiale, știm că presiunea totală exercitată asupra unui recipient de mai multe gaze diferite este egală cu suma presiunilor exercitate asupra recipientului de fiecare gaz.

unde:

Pt=presiunea totală
P1=presiunea parțială a gazului „1”
P2=presiunea parțială a gazului „2”
și așa mai departe

folosind Legea gazului Ideal și comparând presiunea unui gaz cu presiunea totală, rezolvăm fracția molară.

P1 Pt

=

n2 RT/V nt RT/V

=

n1 nt

= X1

Where:

X1 = fracția molară de gaz „1”

și descoperă că presiunea parțială a fiecărui gaz din amestec este egală cu presiunea totală înmulțită cu fracția molară.

P1 =

n1 nt

pt = x1pt

exemplu problemă: un eșantion de 10,73 g de PCL5 este plasat într-un balon de 4,00 l la 200 C.
a) care este presiunea inițială a balonului înainte de orice reacție are loc?
B) PCL5 disociază conform ecuației: PCl5(g) –> PCl3(g) + Cl2(g). Dacă jumătate din numărul total de moli de PCL5(g) disociază și presiunea observată este de 1,25 atm, care este presiunea parțială a Cl2(g)?

Răspuns:
a) 10,73 g PCl5 x 1 mol 208,5 g = 0.05146 mol PCl5
PV = nRT
T = 273 + 200 = 473
P(4.00) = (.05146)(.0821)(473)
P = 0.4996 atm
b)	PCl5	→	PCl3	+	Cl2
Start:	.05146 mol		0 mol		0 mol
Change:	-.02573 mol		+.02573 mol		+.02573 mol
Final:	.02573 mol		.02573 mol		.02573 mol
XCl2 = nCl2 ntotal = PCl2 Ptotal
PCl2 1.25 atm = .02573 mol .07719 mol
PCl2 = .4167 atm

după cum am spus mai devreme, forma unui gaz este determinată în întregime de recipientul în care este ținut gazul. Uneori, însă, recipientul poate avea găuri mici sau scurgeri. Moleculele vor curge din aceste scurgeri, într-un proces numit efuziune.Deoarece moleculele masive călătoresc mai mici decât moleculele mai ușoare, rata de efuziune este specifică fiecărui gaz special. Folosim Legea lui Graham pentru a reprezenta relația dintre ratele de efuziune pentru două molecule diferite. Această relație este egală cu rădăcina pătrată a inversuluimasele moleculare ale celor două substanțe.

r1 r2

=

μ1 μ1

Where:

r1=rata de efuziune în molecule pe unitatea de timp a gazului „1”
r2=rata de efuziune în molecule pe unitatea de timp a gazului „2”
u1=masa moleculară a gazului „1”
u2=masa moleculară a gazului „2”

anterior, am considerat doar gazele ideale, cele care se potrivesc ipotezelor legii gazului ideal.Cu toate acestea, gazele nu sunt niciodată perfect în starea ideală. Toți atomii fiecărui gaz au masă și volum. Când presiunea este scăzută și temperatura este scăzută, gazele se comportă similar cu gazele în stare ideală. Când presiunea și temperatura cresc, gazele se abat mai departe de starea ideală. Trebuie să ne asumăm noi standarde și să luăm în considerare noi variabile care să țină cont de aceste schimbări. O ecuație comună folosită pentru a reprezenta mai bine agas care nu este aproape de condițiile ideale este ecuația van der Waals, văzută mai jos.

P +

n2a V2

V n

– b

= RT

Where the van der Waals constants are:

A reprezintă atracția moleculară
B reprezintă volumul moleculelor

tabelul de mai jos prezintă valorile pentru a și b ale mai multor compuși și elemente diferite.

specie	a (dm6 bar mol-2)	b (dm3 mol-1)
heliu	0.034598	0.023733
hidrogen	0.24646	0.026665
azot	1.3661	0.038577
oxigen	1.3820	0.031860
benzen	18.876	0.11974

practicați problema Legii gazelor ideale:
2,00 g hidrogen gazos și 19,2 g oxigen gazos sunt plasate într-un recipient de 100,0 L. Aceste gaze reacționează pentru a forma H2O (g). Temperatura este de 38 C la sfârșitul reacției.
a) care este presiunea la încheierea reacției?
b) în cazul în care temperatura a fost ridicată la 77 C, care ar fi noua presiune în același recipient?Soluția ideală pentru Legea gazelor.

practicați problema presiunii:
1 mol de oxigen gazos și 2 moli de amoniac sunt plasați într-un recipient și lăsați să reacționeze la 850 de centi C conform ecuației:

4 NH3(g) + 5 O2(g) –> 4 NO(g) + 6 H2O(g)
A) dacă presiunea totală din recipient este de 5,00 ATM, care sunt presiunile parțiale pentru cele trei gaze rămase?B) folosind Legea lui Graham, care este raportul dintre ratele de efuziune ale NH3(g) și O2(g)?
soluție de presiune.

compresibilitate și aproximări ideale ale gazelor: An Online Interactive Tool