bài giảng hóa học đại cương chương 10 trạng thái khí

HÓA ĐẠI CƢƠNG – PHẦN CẤU TẠO Chương 10: TRẠNG THÁI KHÍ Lê Thị Sở Như Đại học Khoa Học Tự Nhiên HCM 2010 10.1 So sánh trạng thái rắn - lỏng - khí Hình dạng, thể tích Có hình dạng, thể tích Hình dạng định bình chứa, tích định Khuếch tán  khơng có hình dạng thể tích định Sắp xếp phân tử Bất trật tự Trật tự Bất trật tự Ghi chú: xét chất khí với tiểu phân phân tử Mô tả trạng thái rắn - lỏng - khí sơi, bay nóng chảy (melting, fusion) Rắn (boiling, vaporization, evaporation) Lỏng đơng đặc, hóa rắn (freezing) Khí ngưng tụ, hóa lỏng (condensation) thăng hoa (sublimation) ngưng tụ (deposition) 10.2 Vài tính chất chất khí • Khí có tính khuếch tán, giãn nở  tràn mơi trường chung quanh  dùng áp suất thích hợp để giữ khí bình chứa • Khí giãn nở không giới hạn khuếch tán vào  hỗn hợp khí ln hỗn hợp đồng chiếm đầy bình chứa • Tính chất khí xác định bởi: số mol (n), áp suất (P), nhiệt độ (T), thể tích (V) 10.3 Các định luật chất khí Đơn vị đo đại lượng đặc trưng cho khí • Áp suất: atm = 760 mmHg (0oC) = 760 torr = 1,01325.105 Pa = 1,01325 bar • Nhiệt độ: 0oC = 273 K • Thể tích: L = 10-3 m3 Định luật Boyle V  1/P Đối với lượng khí định, nhiệt độ không đổi: P1V1 = P2V2 PV = k Định luật Charle V=kT - Đường A, B, C: biểu diễn khí áp suất khác - Đường D: khí hóa lỏng 50oC Định luật Avogadro Định luật Avogadro: nhiệt độ áp suất, thể tích khí chứa số phân tử nhau: Vn STP (điều kiện chuẩn): 0oC, atm, mol khí chiếm 22,414 L Định luật khí lý tưởng Khí lý tưởng (Ideal gas): - Theo xác định luật khí - Khí áp suất thấp nhiệt độ cao - Các phân tử khí xa  tương tác khơng đáng kể Phương trình trạng thái khí lý tưởng PV = nRT n: số mol khí R: số khí lý tưởng R = 8,41 J mol-1 K-1 R = 0,082 L atm mol-1 K-1 Ứng dụng định luật khí lý tưởng - Xác định khối lượng mol khí: PV = mRT / M - Khối lượng riêng khí: d=m/V 10.4 Hỗn hợp khí Hỗn hợp khí: - Số mol: ntong = nA + nB + nC + … - Áp suất: Ptong = ntong RT / V = nART/V + nBRT/V + … - Định luật Dalton: Ptong = PA + PB + PC + … (Pi: áp suất riêng phần khí i) - Phần mol (mole fraction, X): Xi = ni / ntong = Pi / Ptong 10.5 Thuyết động học phân tử (kinetic molecular theory) • Khí gồm phân tử cách biệt, kích thước phân tử tương đối nhỏ so với khoảng cách phân tử khí ( hầu hết khơng gian rỗng) • Các phân tử khí liên tục chuyển động theo hướng khác với tốc độ khác • Sự va chạm phân tử khí với với thành bình va chạm đàn hồi, phân tử khí trao đổi lượng va chạm, tổng lượng bảo tồn • Khi khơng có va chạm, phân tử khí khơng tương tác với nhau, hay nói cách khác, chúng chuyển động thẳng Phân bố vận tốc phân tử khí khác Nhiệt độ  phân tử nặng, tốc độ chậm • Diffusion: khuếch tán khí khơng gian đó, hay trộn lẫn khí • Effusion: phân tử khí qua lỗ nhỏ (hoặc miệng bình nhỏ)  Định luật Graham: r1 M2  r2 M1 r: rate (vận tốc) 10.6 Khí thực Khí thực - Các phân tử khí có kích thước  khơng gian thực cho phân tử di chuyển (V – nb) - Các phân tử khí thực có tương tác với (khi va chạm)  áp suất khí thực (P + n2a/V2) Phƣơng trình trạng thái khí thực (phƣơng trình Van der Waals) Bài tập Bài tập bổ sung 1-12 ... L Định luật khí lý tưởng Khí lý tưởng (Ideal gas): - Theo xác định luật khí - Khí áp suất thấp nhiệt độ cao - Các phân tử khí xa  tương tác không đáng kể Phương trình trạng thái khí lý tưởng... chất khí với tiểu phân phân tử Mơ tả trạng thái rắn - lỏng - khí sơi, bay nóng chảy (melting, fusion) Rắn (boiling, vaporization, evaporation) Lỏng đơng đặc, hóa rắn (freezing) Khí ngưng tụ, hóa. .. mol khí R: số khí lý tưởng R = 8,41 J mol-1 K-1 R = 0,082 L atm mol-1 K-1 Ứng dụng định luật khí lý tưởng - Xác định khối lượng mol khí: PV = mRT / M - Khối lượng riêng khí: d=m/V 10. 4 Hỗn hợp khí