شرح قانون دالتون للضغوط الجزئية .. ومسائل عليه

نبذة عن نشأة قانون دالتون

قانون دالتون ، يعتبر هو القانون المختص بشأن الضغط الإجمالي لمزيج من الغازات وهو يعادل إجمالي الضغوط الجزئية لغازات من المكونات الفردية ،

معنى

الضغط الجزئي هو ذلك الذي يمكن أن يقوم به كل غاز إذا أخذ وحده كم المزيج عند ذات درجة الحرارة وقد أوضح الكيميائي الإنجليزي الجنسية وأسمه جون دالتون هذه الصلة التجريبية في سنة 1801 ، وهي كانت إنتاج عن النظرية الحركية للغازات في خلال وجود الإفتراض الذي يوضح

الغاز المثالي

وهو الذي يفترض عدم توافر تفاعل كيميائي فيما بين الغازات التي بالمزيج ، إنه نافع بالتقريب لكل لغازات عندما تصل ضغوط قليلة بدرجة وافية ودرجات حرارة مرتفعة.[3]

شرح قانون دالتون للضغوط الجزيئ

يعتبر التكسير الجزيئي لغاز محدد داخل الخليط يتعادل مع معدل الضغط الجزئي للغاز هذا بجانب الضغط الشامل الذي يتمه الخليط الغازي ، يمكن أيضًا أستعمال جزء من الخليط لعمل

حساب

الإجمالي لكل غاز المكون في

الوقت

الذي يكون به العدد الشامل للمولات في الخليط محدداً ، بالإضافة إلى هذا ، يمكن أيضًا معرفة الحجم الذي يأخذه غاز محدد داخل الخليط من خلال جزء من هذا الغاز بمساعدة المعادلة الأتية:

Xi = PiPtotal = ViVtotal = nintotal

يعتبر Xi هو الجزء الجزيئي للغاز “i” داخل خليط من الغازات “n” وهو الذي يدل على عدد المولات ، و “P” هو الذي يدل على الضغط  ، أما “V” تدل على الحجم ، ويوضح قانون دالتون هو عن دورة الغازات أو بصورة أدق خليط الغازات ، يوضح قانون دالتون  على أنه عندما يصبح متوفر مزيج من الغازات غير ناشط وغير محتوي على تفاعلات ، فإن الضغط الإجمالي الذي يتم حدوثه معادل لمقدار الضغط الجزئي من كل غاز ، وقد يعرف هذا القانون بمسمى آخر وهو قانون دالتون للضغوط الجزئية ، أو بمعنى أخر ، إن يعتبر مزيج من الغازات غير الناشطة ، والضغط الكلي الموجود يععادل إجمالي الضغوط الجزئية للغازات الموحدة ، أيضا ، يرتبط هذا القانون بقانون الغاز المثالي.[1]

صيغة قانون دالتون

فيما يشتمل الخليط على n هو العدد من الغازات ، يصبح الضغط الشامل ptotal = ∑ni = 1pi ، أو يمكن تبسيطه بالنحو الأتية: المجموع = p1 + p2 + p3 + p4 + p5…. + pn ، في خلال المعادلة أو الصيغة ، p1 + p2 + p3 + p4 + p5…. + pn ويحدد الضغط الجزئي لكل غاز داخل الخليط ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن وصل قانون دالتون مع قانون الغاز المثالي عن طريق المعادلات الأتية:

• R = nRTV → ntotalRTv = n1RTv + n2RTv + n3RTv + n4RTv + n5RTv + ⋅⋅⋅⋅⋅ + nnRTv
• n = n1 + n2 + n3 + n4 + n5 +…. + nn
• بهذه المعادلة ، فإن رقم المولات في خليط الغازات متساوي مع مجموع
  
  مولات
  
  كل غاز.

الغازات المثالية والضغط الجزئي

في حالة أنه يمكن تشبيه الغازات في الخليط مثال الغازات المثالية ، هذا الافتراض منطقي بصورة عامة مادام  أن درجة حرارة الغاز ليست قليلة جدًا ، والضغط يكون ما يقرب من 1نص {atm} 1ATm1 بدء النص النص نهاية النص ، هذا يدل أنه يتم القيام ببعض الافتراضات عن طريق جزيئات الغاز المتاحة: نفترض أن جزيئات الغاز لا تتم من أي حجم ، والأفتراض أن الجزيئات ليس لها أي عوامل جذب بين الجزيئات ، مما يدل أنها تسير بشكل منفرد عن جزيئات الغاز الأخرى ، وهذا أن هذه الافتراضات ، يمكن من خلالها حساب دعم الغازات المتنوعة في الخليط في الضغط الشامل ، وتدل على الضغط الذي يقوم به غاز محدد داخل خليط بضغطه الجزئي ، يتم حساب الضغط الجزئي للغاز من خلال قانون الغاز المثالي ، وهذا إلى جانب أستعمال قانون دالتون للضغوط الجزئية.[2].

مسائل على قانون دالتون

المسألة الأولى

• 
  السؤال:
  
  مثلاً يوجد خليطًا من الغازات مكون من الأتي غاز الهيدروجين (H2) ومقداره 6.7 مول ، وغاز الأكسجين (O2) يمقدار 3.3 مول ، وكانوا جميعاً في وعاء يبلغ حجمه بمقدار 300 لتر ، وعند الوصول لحرارة 273 كلفن ، والتعرض لضغط كلي للغاز بمقدار 0.75 ضغط جوي ، فضغط غاز الهيدروجين يساوي كم بمفرده مع العلم أن قيمة الثابت العام للغازات تقدر بـR= 0.08206 بوحدة ضغط جوي×لتر على مول×كلفن.

الحل:

سيصبح الضغط الجزئي للهيدروجين هو نفس الضغط وأن وجو

غازات

أخرى في الوعاء وهذا لأن جزيئات الغاز في الشكل المثالي للغاز وتنشط باستقلالية عن الغازات الأخرى داخل الخليط ، وبناء عليه يسمح بالتعامل مع الهيدروجين فقط وعدم الأكتراث للأوكسجين ، ووفقاً لتطبيق قانون دالتون للغازات يعتبر (PH2V = nH2RT)، ومن ثم بإعادة الترتيب للمعادلة لتكون ( PH2 = nH2RT /V)، ومع التطبيق: ضغط الغاز هو (PH2 = 6.7× 0.08206 ×273 /300) = (0.5) ضغط جوي.

المسألة الثانية

• 
  السؤال:
  
  مثلاً هناك أناءً بسعة 24 لتر ويشتمل على غاز النيتروجين (N2) في ضغط يقدر بـ2 ضغط جوي ، وأنه يوجد أناء آخر بسعة 12 لتر يشتمل على غاز الأكسجين (O2) عند ضغط بـ 2 ضغط جوي ، مع الوضع في الأعتبار أن درجة الحرارة لكلا الغازين تعادل 273 كلفن ، كيف يحسب المقدار الضغط الكلي للغازين داخل أناء بسعة 10 لتر ، مع العلم بأن قيمة الثابت العام للغازات تقدر بـ R= 0.08206 بوحدة ضغط جوي×لتر على مول×كلفن.

الحل:

يمكن حل المسألة في خطوتين أول خطوة يستلزم معرفة عدد ذرات الغازين من خلال القانون هذا:

(n= PV /RT) ، وعند تطبيقه على غاز النيتروجين فإن المعادلة تصبح: (2.14 مول =nN2 = 2× 24/ 0.08206 ×273) ، في حالة غاز الأكسجين فالمعادلة تكون: (1.07 مول=nO2 = 2× 12/ 0.08206 ×273) ، أما ثاني خطوة فسيتم تطبيق هذا القانون: (PV = nRT) مرة لغاز الأكسجين ومرة لغاز الهيدروجين مع الملاحظة أن الحجم هو 10 لتر ، حتى يصبح الإنتاج ما يأتي: ضغط غاز النيتروجين = (2.14 × 0.08206 × 273 / 10) = (4.79 ضغط جوي). ضغط غاز الأكسجين = (1.07 × 0.08206 × 273 / 10) = (2.40 ضغط جوي). قيمة ضغط الغازين سوياً = (4.79 + 2.40) = (7.19 ضغط جوي).

المسألة الثالثة

• 
  السؤال:
  
  مثلاً يوجد ما يقرب من 0.750 لترًا من غازٍ معين على
  
  الماء
  
  ، وكان على درجة حرارة بمقدار 23.0 درجة مئوية ، وعلى ضغط إجمالي يساوي 99.75 كيلو باسكال ، فما يساوي ضغط الغاز الجاف ، مع العلم أن قيمة الثابت العام للغازات تعتبر R= 0.08206 بوحدة ضغط جوي×لتر على مول×سيلسيوس ، وأن عدد المولات للغاز هي 1.116 مول.

الحل:

البداية تكون بإيجاد ضغط الغاز من خلال هذا القانون (PV = nRT) ، ومع وضع

الأرقام

ستكون :

( P = 1.116 × 0.08206 ×23.0 /0.750) = 2.8104 كيلو باسكال ، من بعد هذا يطرح قدر الضغطتين من بعضهما لوجود قيمة ضغط الغاز الجاف فقط على شكل: 99.75 – 2.8104 = 96.94 كيلو باسكال.

استعمال قانون دالتون

• يمكننا أستعمال القانون هذا لحساب خليط الغازات ومعرفة الضغط وحجم الخاص بكل غاز وهي هامة جدًا في التصنيع الكيماوي ، في الوقت الحالي تستعمل الصناعات برامج حديثة لحساب هذه المعادلات ومع هذا ، فإن قانون دالتون وأفوجادرو يعتبرا هم الأساس في كل هذه التقنيات.
• ويستلزم عند أستعمال أي صورة من صور قانون الغاز المثالي ، سترتبط مع الكتلة في المولات ، ومع درجة الحرارة بقياس الكلفن ، والحجم بوحدة
  
  اللتر
  
  ، والضغط داخل الغلاف الجوي.