5.7: النظرية الجزيئية الحركية وقوانين الغاز
إن اختبار النظرية الجزيئية الحركية (KMT) والمسلمات الخاصة بها هو قدرتها على شرح ووصف سلوك الغاز. من الممكن أن تستمد قوانين الغاز المختلفة (قوانين بويل’، وتشارلز’، ولاس جاي لوساك’، وأفاوجادرو’، ودالتون’) من افتراضات قانون KMT، الذي دفع الكيميائيين إلى الاعتقاد بأن الافتراضات التي تستند إليها هذه النظرية تمثل بدقة خصائص جزيئات الغاز.
تشرح النظرية الجزيئية الحركية (KMT) سلوك الغازات
مع الإشارة إلى أن ضغط الغاز يتم بواسطة جزيئات الغاز سريعة الحركة ويعتمد بشكل مباشر على عدد الجزيئات التي تصل إلى منطقة وحدة من الجدار لكل وحدة من الوقت، يشرح الكيومينتانغ مفاهيميا سلوك الغاز كما يلي:
- قانون جاي لوساك’s: إذا ارتفعت درجة الحرارة فإن متوسط السرعة والطاقة الحركية لجزيئات الغاز تزداد. إذا كان الحجم ثابتاً، فإن زيادة سرعة جزيئات الغاز تؤدي إلى حدوث تصادمات أكثر تكراراً وقوة مع جدران الحاوية، وبالتالي زيادة الضغط. ويطلق على هذا أيضاً أمونتونز&rsquo قانون.
- قانون تشارلز&rsquo: إذا ارتفعت درجة حرارة الغاز، فإنه بالإمكان الحفاظ على ضغط ثابت فقط عندما يزداد الحجم الذي يشغله الغاز. سيؤدي ذلك إلى مسافات متوسطة أكبر تقطعها الجزيئات للوصول إلى جدران الوعاء الحاوي، بالإضافة إلى زيادة مساحة سطح الجدار. وسوف تقلل هذه الظروف من تردد تصادمات الجزيء والجدار وعدد التصادمات لكل منطقة وحدة، والتي تعمل آثارها مجتمعة على موازنة تأثير قوى التصادم المتزايدة بسبب الطاقة الحركية الأكبر في درجة الحرارة الأعلى.
- قانون بويل’: إذا انخفض حجم الغاز، فإن منطقة جدار الوعاء الحاوي تنخفض، ويزداد تردد التصادم بين الجزيء والجدار، وكل من الأمرين يزيد من الضغط الذي يمارسه الغاز.
- قانون أفوجادرو’: في ظل ضغوط ودرجة حرارة ثابتة، فإن تكرار وقوة التصادمات بين الجزيء والجدار الثابت. وفي ظل هذه الظروف، تتطلب زيادة عدد الجزيئات الغازية زيادة نسبية في حجم الوعاء الحاوي من أجل تقليل عدد التصادمات في منطقة الوحدة الواحدة للتعويض عن زيادة تكرار التصادمات.
- قانون دالتون’: بسبب المسافات الكبيرة بينهما، فإن جزيئات غاز واحد في خليط ما تقوم بقصف جدران الوعاء الحاوي بنفس التردد، سواء كانت غازات أخرى موجودة أم لا، والضغط الإجمالي لمزيج من الغاز يساوي مجموع الضغوط (الجزئية) للغازات الفردية.
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 9.5: The Kinetic-Molecular Theory.
