Graham s Gesetze der Erguss und Diffusion Chemie Tutorial
Schlüssel Konzepte
Diffusionsgeschwindigkeit
Diffusionsgeschwindigkeit
wobei Ma = Molmasse (Gewicht) von Gas A
und MB = Molmasse (Gewicht) von Gas B
Diffusion und Erguss
Haben Sie schon einmal in einem Raum gewesen, wenn jemand kommt herein, und nach einer Weile Sie ihre Eau-de-Cologne riechen können, auch wenn Sie nicht näher an die Quelle des Geruchs bewegt haben?
Oder haben Sie mit einem flatulent Freund in einem Aufzug waren und von einem unwelcomed Geruch unangenehm überrascht worden?
Oder haben Sie gingen ein Haus vorbei und entdeckten das saftige Aroma aus dem Kochen einer Mahlzeit entstehen?
Offensichtlich diese stinkenden Gas können einen langen Weg durch die Luft reisen! (Und die Nase ist ein ziemlich empfindlicher Gasdetektor!)
Ich stelle mir diese Art von Erfahrung ist das, was den englischen Chemiker Thomas Graham aufgefordert zu untersuchen, wie schnell Gase durch die Luft reisen.
Chemists beziehen sich auf ein Gas, das durch Luft, wie Diffusion in Luft fährt, und die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, als die Rate bezeichnet.
Im Jahr 1829 berichtete Thomas Graham, die Ergebnisse seiner Beobachtungen über die Permeationsraten verschiedener Gase.
Die Ergebnisse des Experiments könnten in der folgenden Tabelle, wie sie aussehen:
Zeitdetektor zu erreichen
(Sekunden)
Geschwindigkeit = Abstand ÷ Zeit
Das Sauerstoffgas nimmt weniger Zeit in den Detektor als Chlorgas zu erreichen, so klar Sauerstoffgas eine größere Diffusionsgeschwindigkeit als Chlorgas, aber warum?
Graham Vergleich der Dichten von Gasen und deren Permeationsraten. 1
Die Dichten von Sauerstoffgas und Chlorgas sind unten in der Tabelle der Ergebnisse hinzugefügt:
Je dichtes Chlorgas hat länger gedauert, den Detektor zu erreichen, das heißt, seine Diffusionsrate war langsamer als die von Sauerstoffgas, aber die Beziehung ist nicht eine einfache lineare Beziehung.
Das heißt, die Geschwindigkeit der Diffusion von Sauerstoffgas betrug 1,45 mal schneller als die Geschwindigkeit der Diffusion von Chlorgas, aber Chlor ist nicht das 1,45-fache dichter als Sauerstoff (1,45 × 0,0013 = 0,0019 nicht 0,0029)
Weder ist die Beziehung eine einfache inverse Beziehung seit Rate × Dichte ist keine Konstante
(417 × 0,0013 × 0,0029 ≠ 286)
Also, was ist die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Dichte?
Was Graham gestellt wird, dass die Rate der Diffusion eines Gases zu der Quadratwurzel der Dichte umgekehrt proportional ist:
Diffusionsgeschwindigkeit
Wenn wir eine Proportionalitätskonstante können wir diese Beziehung in eine Gleichung drehen:
Diffusionsgeschwindigkeit
Welche kann zu geben, neu geordnet werden:
Diffusionsrate × √density = constant
Für Chlorgas und Sauerstoffgas bei einer Temperatur von 25 ° C (298 K) und einem Druck von 101,3 kPa (1 atm).
Erinnern uns oben gesagt, dass die Anzahl von Molekülen, die die Öffnung treffen, und damit aus dem Behälter entweichen, um die Geschwindigkeit der Moleküle proportional war.
Dann wird die Anzahl der Teilchen umgekehrt proportional zur Quadratwurzel ihrer Masse (Molekularmasse bzw. Molmasse) entweicht.
Das heißt, durch die Quadratwurzel der Masse (relative Molekülmasse oder Molmasse) die Rate der Erguss multipliziert eine Konstante ist.
Welches ist der gleiche Ausdruck wie für die Diffusionsgeschwindigkeit!
Weisst du das?
Jetzt spielen Sie das Spiel!
Arbeitete Beispiel: Relative Preise von Diffusion von Gasen
Frage: Quantitativ Vergleich der Raten für gleiche Diffusions Mol Wasserstoff und Sauerstoffgas bei der gleichen Temperatur und Druck.
(Basierend auf dem StoPGoPS Ansatz zur Problemlösung.)
Vergleichen Sie die Preise der Diffusion von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas
Rate (H2 (g)) =. × Rate (O 2 (g))
Extrahieren der Daten von der Frage:
Bedingungen:
(A) Konstanttemperatur
(B) mit konstantem Druck
Namen von Gasen:
(A) Wasserstoffgas ≡ H 2 (g)
(B) Sauerstoffgas ≡ O 2 (g)
Relative quanities von Gasen:
Mol Wasserstoff gas = Mol Sauerstoffgas
n (H2 (g)) = n (O 2 (g))
Dann Grahams Diffusionsgesetz kann wie folgt geschrieben werden:
Umstellen dieser Gleichung wir finden:
Wir erwarten, dass die weniger massiven Teilchen schneller als die massiveren Teilchen reisen, das heißt, Wasserstoffgas fahren soll (diffundieren) schneller.
Dies stimmt mit unserer berechneten relativen Geschwindigkeit, so dass wir zuversichtlich, unsere Antwort ist plausibel.
Wasserstoffgas wird 3.984-mal schneller als Sauerstoffgas diffundiert.
Verstehst du das?
Machen Sie den Test jetzt!
Arbeitete Beispiel: Rate von Erguss Verwendung Molmassenrechner zu bestimmen
Frage: Gas X verströmt durch eine Lochblende mit einer Geschwindigkeit von 4,73 × 10 -4 mol s -1.
Methangas, CH4 (g). mit einer Geschwindigkeit von 1,43 × 10 -3 mol s der gleichen Pinhole verströmt bis -1 unter den gleichen Bedingungen von Temperatur und Druck.
Was ist die Molmasse (Gewicht) von Gas X?
(Basierend auf dem StoPGoPS Ansatz zur Problemlösung.)
Berechnen Molmasse von Gas X
M (X (g)) =. g mol -1
Extrahieren der Daten von der Frage:
Bedingungen:
(A) Konstanttemperatur
(B) mit konstantem Druck
Preise von Erguss durch gleiche Pinhole:
Rate (X (g)) = 4,73 × 10 -4 mol s -1
Rate (CH4 (g)) = 1,43 × 10 -3 mol s -1
Dann Grahams Gesetz des Erguss kann geschrieben werden:
Nun, Quadrat, beide Seiten der Gleichung:
(√molar Masse (X (g))) 2 = 12,11 2
Molmasse (X (g)) = 147 g mol -1
147 größer als 16,042, so ist unsere Antwort plausibel.
Können Sie das an?
Haben Sie den Bohrer jetzt!
1. Denken Sie daran, die Zeit, frühen 1800er Jahren hatte John Dalton kürzlich vorgeschlagen, dass die Materie aus winzigen unsichtbaren Teilchen hergestellt wurde Atome genannt und dass die Atome eines Elements unterschiedlich waren die Atome eines anderen Elements. Graham brauchte einige Brutto Eigentum der Gase zu beobachten, er studierte, und die Dichte war ein exellent Wahl!
Einige Inhalte auf dieser Seite können nicht angezeigt werden.