İdeal Gaz Yasası

Concepts Instructor Prep Student Protocol

0 views04:06 min

Bir gaz, basitçe sıvı olan ve mevcut alanı işgal etmek için serbestçe genişleyen dağınık bir madde örneğidir. Bununla birlikte, belirli sayıda gaz molekülü, belirli bir sıcaklık ve basınç altında belirli bir hacmi kaplar. Bu parametreler altında bir gazın davranışını, tüm bu değişkenleri ilişkilendirmek için evrensel gaz sabiti R'yi kullanan ideal gaz yasasını kullanarak tanımlayabiliriz.

Evrensel gaz sabiti, mol Kelvin başına 8.314 joule'ye eşittir. Bu denklem, gazlı bir sistemdeki durum ilişkilerini anlamamızı sağlar. Örneğin, sabit sıcaklık ve basınç sisteminde, daha fazla mol gaz eklenmesinin hacimde bir artışa neden olduğunu biliyoruz. Benzer şekilde, sabit sıcaklık ve mol sistemine bakabilir ve hacimdeki bir azalmanın basınçta bir artışa neden olduğunu görebiliriz.

Zorluklardan biri, ideal gaz yasasının ideal şekilde davranan gazları tanımlamasıdır. Peki bununla ne demek istiyoruz? İdeal davranış, ilk olarak, moleküllerin kendilerinin sonsuz derecede küçük olduğunu ve esasen hacimleri olmadığını ve moleküller arasındaki mesafenin tek tek molekülün boyutundan önemli ölçüde daha büyük olduğunu varsayar.

İkincisi, moleküllerin sürekli hareket halinde olduğunu varsayıyoruz. Moleküller arasında meydana gelen herhangi bir çarpışma elastiktir ve hareketleri sürtünmesizdir, yani moleküller enerji kaybetmez. Son olarak, moleküller ve çevreleri arasında etki eden moleküller arası kuvvetler olmadığını varsayıyoruz.

Ne yazık ki, çoğu gaz ideal şekilde davranmaz. Çok düşük sıcaklıkta veya yüksek basınçta, moleküller birbirine çok yakındır ve yavaş hareket eder, bu nedenle moleküller arası etkileşimler önemlidir. Benzer şekilde, yüksek moleküler ağırlığa sahip gazlar, büyük boyutları ve kütleleri nedeniyle artan etkileşimler yaşarlar. Bununla birlikte, ideal gaz ilişkisi genel olarak iyi bir yaklaşım görevi görür.

Peki, bir gazın laboratuvardaki davranışını incelemek için ideal gaz yasasını nasıl kullanırız? Basınç, hacim ve sıcaklık genellikle daha kolay ölçülür, peki ya moller ve buna bağlı olarak kütle?

Bir gazın kütlesini ölçmenin en basit yollarından biri Dumas yöntemidir. Bu testi gerçekleştirmek için, sıvı fazında az miktarda uçucu bir bileşik bir Dumas tüpünün içine yerleştirilir ve daha sonra tüp kaynar suya yerleştirilir.

Uçucu bir bileşik, oda sıcaklığında yüksek bir buhar basıncına sahiptir. Buhar basıncı, sıvı fazı ile dengede olan bir buharın uyguladığı basınçtır. Böylece, yüksek buhar basıncına sahip uçucu bir bileşik, sıvıdan gaza hızlı bir şekilde geçiş yapar.

Bu olduğunda, yeni oluşan gaz havayı Dumas tüpünden dışarı zorlar, böylece sadece gazla doldurulur. Tüp su banyosundan çıkarılıp oda sıcaklığında bırakıldıktan sonra, gaz tekrar bir sıvı oluşturmak üzere yoğunlaşır. Kütle korunduğundan, yoğunlaşan sıvının kütlesinin, Dumas tüpünün bilinen hacmini dolduran gazın kütlesine eşit olduğunu biliyoruz.

Bu laboratuvarda, bilinmeyen uçucu bir maddenin molar kütlesini belirlemek için Dumas Yöntemini kullanarak ideal gaz yasasını keşfedeceksiniz. Daha sonra sistemin sıcaklığını, basıncını ve hacmini ölçecek ve bu gazın ideallikten ne kadar saptığını göreceksiniz.

Print Setup Guide

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Smaa Koraym, Johns Hopkins Üniversitesi, MD, ABD

Laboratuvarın Hazırlanması

Burada, çiftler halinde çalışan 10 öğrenci için laboratuvar hazırlığını gösteriyoruz, biraz fazlalık ile. Lütfen miktarları gerektiği gibi ayarlayın.

Laboratuvar önlüğü, su sıçramasına dayanıklı koruyucu gözlük veya gözlük takın ve kullanacağınız kimyasallar için uygun eldivenler giyin.
Laboratuvardan bir gün önce Dumas tüplerini 125 °C'de bir fırına koyun.
Laboratuvardan iki saat önce tüpleri fırından çıkarın ve soğuması için ısıya dayanıklı bir yüzeye koyun. Tüpleri oda sıcaklığına ulaştıklarında her iş istasyonuna dağıtın.
Barometreyi kolay erişilebilir bir yere yerleştirin.
Her analitik terazinin yanına 250 mL'lik plastik bir beher yerleştirin ve her terazi için bir kutu laboratuvar mendili bulunduğundan emin olun.
Çeker ocakta bir Bunsen brülörü kurun ve brülörle birlikte bir karşılık ve bir test tüpü tutucusu yerleştirin.

Her iş istasyonunda aşağıdaki cam malzemeleri ve ekipmanları belirleyin (öğrencilerin çiftler halinde çalışmasını öneririz):

1 500 mL Erlenmeyer şişesi

1 500 mL Büchner şişesi

1 400 mL beher

1 100 mL beher

1 Laboratuvar standı

1 3 uçlu kelepçe

Kare tel gazlı bez ile 1 halka fikstür

1 Bunsen brülör ve itfaiye forveti

2 18 inç uzunluğunda lateks boru

1 18 inç uzunluğunda silikon boru

1 Termometre ve termometre kelepçesi

1 Tek delikli #4 kauçuk tıpa

Bilinmeyen Sıvıların Hazırlanması ve Dağıtılması
- Bir adet 50 mL'lik cam şişeyi ve bir adet 20 mL'lik cam şırıngayı 'deiyonize su' olarak etiketleyin.
- Üç adet 50 mL'lik kahverengi cam şişeyi, üç adet 5 mL'lik cam şırıngayı ve üç adet 25 mL'lik cam kabı '1' ile '3' arasında etiketleyin ve bunları ayrılmış bir çeker ocak içine yerleştirin.
- Bir pipetleyici ile birlikte numaralı her şişenin yanına bir saat camı ve 20 mL hacimli pipet yerleştirin. Her şırınganın yanına dört adet 22 kalibre, 6 inçlik iğne yerleştirin.
- Cam eşyaları, kimyasal bileşiklerine göre ayrılmış bir çeker ocakta etikete göre gruplandırın: 1,2-dikloroetan, trikloroetilen ve 2-bromopropan.
- Hacimsel bir pipet kullanarak her organohalidin en az 20 mL'sini atanan şişeye aktarın: şişe 1'de 1,2-dikloroetan, şişe 2'de trikloroetilen ve şişe 3'te 2-bromopropan. Sıvı eklendikten sonra her şişeyi kapatın.
- Beşinci bir 50 mL'lik şişeyi, 5 mL'lik cam şırıngayı ve 25 mL'lik kabı 'aseton' olarak etiketleyin ve şırınganın yanına 22 gauge, 6 inçlik bir iğne yerleştirin.
- Uygun şekilde etiketlenmiş şişeye yaklaşık 20 mL aseton ekleyin ve kapağını kapatın.
- Laboratuvar sırasında bilinmeyen sıvıları dağıtma zamanı geldiğinde, eşleşen behere en az 5 mL bilinmeyen bir sıvı dökün. Eşleşen şırınganın ucunu bilinmeyene batırın ve şırıngayı 5 mL işaretine kadar doldurmak için pistonu yavaşça geri çekin. İğneyi bağlayın ve şırıngayı bir ağırlık kağıdına koyun. Doldurduktan sonra kabı bir saat camı ile örtün.
- Her organohalide için bu işlemi tekrarlayın.
- Her öğrenci grubunu tek tek çağırın. Şırınganın iğnesini, atanmış bilinmeyen sıvıyla birlikte Dumas tüpünün uzun boynuna yerleştirin ve 0,5 mL dağıtın. Sıvının tüpün dışına damlamasına izin vermemeye dikkat ederek iğneyi geri çekin. Öğrenci grubu artık deneme sürümlerine başlayabilir.
- Laboratuvarın geri kalanı için bilinmeyenleri bu şekilde dağıtın ve şırıngaları gerektiği gibi yeniden doldurun. Laboratuvarın sonunda, öğrenciler tarafından temizlik için her tüpe 0,5 ila 1 mL aseton dağıtmak için aynı prosedürü izleyin. Aseton miktarı, tüpte kalan su miktarına bağlı olacaktır.
- Öğrencilerin deneyin ortasında boş Dumas tüplerini yeniden tartmaları gerekiyorsa, doğru bir ölçüm elde edebilmeleri için tüpü alevle kurutacaksınız.
- Bir Bunsen brülörü yakın ve Dumas tüpünü bir test tüpü tutucusuyla tutun ve tüpü kuru görünene kadar alevden geçirin. not: Organohalojenürlerin üçü yanıcıdır, bu nedenle tüpün açıklığını alevden uzak tutun.
- Ardından, kalan buharın yoğunlaşmasını sağlamak için tüpü 1 dakika alevden uzak tutun. Bundan sonra tüpün dibinde sıvı görürseniz, tüpü kuru görünene kadar tekrar alevden geçirin. Alevden bir dakika sonra tüpte sıvı yoğunlaşmadığında, tüpü kütleyi ölçebilmeleri için öğrenci grubuna geri koyun.

Transcript

Explore More Videos

Laboratory Preparation

Analytical Balance

Barometer Measurement

Fume Hood Setup

Glassware Equipment

Unknown Liquids