Legea gazelor unite

Combinând legile lui Boyle - Mariotte și Gay-Lussac (ecuațiile 1 și 2), puteți obține următoarea ecuație:

care este expresia matematică a legii combinate a gazelor sau legea stării gazelor. Vă permite să calculați, de exemplu, volumul unui gaz la o anumită temperatură și presiune, dacă volumul acestuia este cunoscut la alte temperaturi și presiuni.

Legea gazelor combinate poate fi scrisă și sub altă formă:

Valoarea exactă a constantei din partea dreaptă a acestei ecuații depinde de cantitatea de gaz. Dacă cantitatea de gaz este egală cu un mol (vezi capitolul 4), atunci constanta corespunzătoare este notată cu litera R și se numește constanta molară a gazului, sau pur și simplu constanta gazului. Dacă presiunea este exprimată în atmosfere, constanta R are valoarea

R = 8,314 J*K* mol-1

Legea gazelor combinate pentru un mol de gaz ia forma

unde Vm este volumul unui mol de gaz. Pentru n moli de gaz, obținem ecuația

În această formă, legea combinată a gazelor se numește ecuația de stare a gazului ideal. Ecuația de stare este o ecuație care raportează parametrii stării gazului - presiunea, volumul și temperatura.

Un gaz care respectă complet ecuația de stare a gazului ideal se numește gaz ideal. Un astfel de gaz nu există în realitate. Gazele reale se supun ecuației de stare a unui puț de gaz ideal la presiuni scăzute și temperaturi ridicate. Abaterile în comportamentul gazelor reale față de cele prescrise de ecuația de stare a gazelor ideale sunt discutate în detaliu mai jos.

Calculul greutății moleculare relative folosind ecuația de stare a unui gaz ideal. Ecuația de stare a gazului ideal face posibilă trasarea unor linii dreptecalculul greutății moleculare relative a gazului M1. Să introducem conceptul de masă moleculară relativă, pe baza definiției deja familiare (din capitolul 1) a masei atomice relative A1. Pentru un gaz compus din molecule simple, masa moleculară relativă este suma maselor atomice relative ale tuturor atomilor din moleculă. De exemplu, pentru dioxid de carbon

Greutatea moleculară relativă, exprimată în grame pe mol, se numește masă molară (vezi capitolul 4). Prin urmare, masa molară a CO2 este de 44 g/mol. Doi moli de CO2 au masa de 88 g, iar un mol are masa de n -44 g. În cazul general, se poate scrie

unde n este cantitatea unei substanțe în moli (adică numărul de moli ai unei substanțe date), m este masa substanței în grame și M este masa sa molară.

Substituind expresia rezultată pentru n în ecuația de stare a gazelor ideale (4) dă

Această ecuație permite, cunoscând masa și volumul unui gaz la o anumită temperatură și presiune, să se calculeze masa sa molară M. Și deoarece

M = M (g / mol), atunci rezultatul obținut dă direct greutatea moleculară relativă a lui M.