Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Átírás

1 Atomok elsődleges kölcsönhatás kovalens ionos fémes véges számú atom térhálós szerkezet 3D ionos fémek vegyületek ötvözetek molekulák atomrácsos vegyületek szilárd gázok, folyadékok, szilárd anyagok

2 Gázok Molekulák közti összetartó erők kicsik: Másodlagos kötőerők: apoláris molekulák indukált dipól indukált dipól kölcsönhatás diszperziós (London-féle) poláris molekulák dipól dipól kölcsönhatás (+ diszperziós)

3 Gázok A teret kitöltik. Homogének. Összenyomhatóak. Ideális gázok : a molekulák közti kölcs. elhanyagolható Reális gázok

4 Gázok Bármely gáz fizikai állapota az alábbi négy adattal jellemezhető: 1. Nyomás 2. Hőmérséklet 3. Térfogat 4. Mennyiség

5 Gáz nyomása Nyomás: Erő Felület A véletlenszerűen mozgó molekulák ütköznek az edény falával és így nyomóerőt fejtenek ki.

6 Boyle-Mariotte törvény Gázok Nyomás / atm Robert Boyle ( ) Edme Mariotte ( ) Adott mennyiségű ideális gázra, adott hőmérsékleten: pv=állandó Két állapotra: Térfogat p 1 V 1 =p 2 V 2

7 Gay-Lussac törvény Gázok nyomásmérő nyomásmérő jeges víz forró víz Joseph Louis Gay-Lussac ( ) A bór és a jód felfedezője. Léggömbbel vizsgálta a levegő összetételének, valamint a Föld mágneses térerejének változását. A meteorológia tudomány egyik alapítója. Adott mennyiségű és térfogatú ideális gázra: Két állapotra: p/t=állandó p 1 /T 1 =p 2 /T 2

8 Charles-Gay Lussac törvény Térfogat / ml Gázok Jacques Alexandre César Charles ( ) Adott mennyiségű és állandó nyomású ideális gázra: V/T=állandó Hőmérséklet / ºC Két állapotra: V 1 /T 1 =V 2 /T 2

9 Egyesített gáztörvény Adott mennyiségű ideális gázra: Két állapotra: pv/t=állandó p 1 V 1 /T 1 =p 2 V 2 /T 2

10 Számítási feladat: Van két csappal összekötött 1-1 literes tartály. Az egyikben vákuum van, a másikban nitrogén gáz, melynek nyomása 30 kpa. A hőmérséklet 25 ºC. Mennyi lesz a nyomás a tartályokban, ha a csapot kinyitjuk és a hőmérsékletet 50 º-ra emeljük? Ha csak kinyitjuk: 15 kpa Kinyitjuk és a hőmérsékletet emeljük: 16,26 kpa

11 Gázok Avogadro-törvény: Azonos nyomású, térfogatú és hőmérsékletű gázokban a részecskeszám is azonos. Másképp: V = nv m V m : moláris térfogat, [m 3 /mol] n: mólszám [mol] Ideális gázok moláris térfogata 101,325 kpa nyomáson C 22,41 dm 3 20 C 24,0 dm 3 25 C 24,5 dm 3

12 Gázok p, T, V állapotjelzők Ideális gázok: a gázmolekulák között nincs kölcsönhatás Ideális gáztörvény: pv = nrt R = 8,314 J K 1 mol 1 = 8,314 m 3 Pa K 1 mol 1 (gázállandó) Feladat: egy 0,5 dm 3 térfogatú edényben oxigéngáz van. A hőmérséklet 25 ºC. Az edényben a nyomás 90 kpa. Hány gramm oxigén van az edényben? (0,58 g)

13 Sztöchiometria A légzsákokban nátrium-azid (NaN 3 ) bomlása termel N 2 gázt. Hány liter N 2 keletkezik 1,15 atm nyomáson és 30,0 C hőmérsékleten 45,0 g NaN 3 -ból? 2NaN 3 (s) 2Na(s) + 3N 2 (g) 1 mol NaN = 65 g 2 mol NaN 3 ból 3 mol N 2 keletk. x 45 g 0,69 mol y x= 0,69 mol y= 1,04 mol N 2 V = n R T/p = 22,5 dm 3

14 Gázok Dalton-törvény: egy gázkeverék össznyomása az összetevők parciális nyomásának összege. A, B és C összetevő parciális nyomása Dalton-törvény: p = (p A +p B +p C ), pv = (n A +n B +n C )RT p Moltört: A x A = = p n A n

15 Parciális nyomás P H2 + P He = P total EOS

16 A levegő összetétele légzés során Parciális nyomás (kpa) Gáz belélegzett levegő kilélegzett levegő ~25 ºC ~36 ºC Nitrogén 79,287 75,860 Oxigén 21,332 15,465 Széndioxid 0,040 3,733 Vízgőz (rel.hum.20%) 0,666 6, Összesen 101, ,325

17 Számítási feladat: Van két csappal összekötött 1-1 literes tartály. Az egyikben 20 kpa nyomású oxigén gáz van, a másikban 30 kpa nyomású nitrogén gáz. A hőmérséklet 25 ºC. Mennyi lesz az oxigén illetve a nitrogén parciális nyomása a tartályokban, ha a csapot kinyitjuk? Mennyi lesz, ha a hőmérsékletet 50 º-ra emeljük?

18 Kinetikus gázelmélet 1. posztulátum: gázokban a molekulák mérete elhanyagolható a köztük levő távolsághoz képest összenyomható, a molekulák térfogatát nem kell figyelembe venni. 2. posztulátum: A gázmolekulák különböző irányokban és sebességgel egyenes vonalú (egyenletes) mozgást végeznek. (Brown mozgás) 3. posztulátum: A gázmolekulák között ható erők az ütközések kivételével elhanyagolhatóan kicsik (akár 0). egyenletes térfogat kitöltés, gázkeverékek függetlensége. 4. posztulátum: A gázmolekulák ütközése rugalmas, nem vész el a kinetikus energia (nem alakul át). nyomás tartás 5. posztulátum: A gázmolekulák átlagos mozgási energiája a hőmérséklettől függ A Brown mozgás gyorsul a hőmérséklettel

19 Brown mozgás Kinetikus gázelmélet

20 Gázok = 3RT M pl. H 2 20 C v = 1900m/s átlagsebesség v / v : Nyomás: falnak ütközés p ~ T (5. poszt.); p ~ N; p ~ 1/V (logikus ) molekulák hányada molekula sebessége / m/s

21 Gázok molekula sebessége / m/s molekulák hányada

22 Reális gázok Reális gázok van der Waals- -egyenlete p + n 2 a V 2 (V-nb) = nrt a,b - konstansok intermolekuláris vonzerõ p / atm (1 atm = 10 5 Pa) molekulatérfogat korrekció

23 Reális gázok moltérfogata 0 C, 101,325 kpa

24 vonzás Kis nyomáson a gázmolekulák térfogata elhanyagolható az őssztérfogathoz képest. Nagy nyomáson a gázmolekulák térfogata jelentős az őssztérfogathoz képest. Ennek következménye, hogy nagy nyomáson a reális gáz térfogata kissé nagyobb, mint az ideális érték.

25 van der Waals-állandók Reális gázok

26 Ideális gázok törvényei Azt a hipotetikus gázt, ami pontosan az ideális gáztörvényeknek megfelelően viselkedik tetszőleges nyomáson és hőmérsékleten ideális gáznak nevezzük. A valódi gázok nem ideálisak, de az ideális gázok törvényei jól használhatók: atm környékén, vagy kisebb nyomásokon --- jó közelítés egyszerű számításoknál Számítási feladat: Mennyi 1 mol nitrogén nyomása 25 ºC-on, ha térfogata a.) 50 dm 3, b.) 1 dm 3?

27 Számítási feladat: Mennyi 1 mol nitrogén nyomása 25 ºC-on, ha térfogata a.) 50 dm 3, b.) 1 dm 3? ideális gázt. reális gázok törv. p=nrt/v p= [nrt/(v nb)] [n 2 a/v 2 ] a = 140,84 (dm 3 ) 2 kpa/mol 2 b = 0,0391 dm 3 /mol 1 dm ,8 kpa 2438,8 kpa hiba 1,6 % 50 dm 3 49,58 kpa 49,56 kpa hiba 0,04 %