Se la massa molecolare di un gas è noto, la legge del gas ideale può essere manipolata per trovare la densità del gas. Si tratta solo di collegare le variabili giuste ed eseguire alcuni calcoli.
Takeaway chiave: come calcolare la densità del gas
- La densità è definita come massa per unità di volume.
- Se ti capita di sapere quanto gas hai e il suo volume, il calcolo è facile. Di solito, hai solo informazioni implicite e devi usare la legge del gas ideale per trovare i bit mancanti.
- La legge del gas ideale è PV = nRT, quindi se si conoscono abbastanza valori, è possibile calcolare il volume (V) o il numero di moli (n). A volte devi quindi convertire il numero di moli in grammi.
- La legge del gas ideale può essere usata per approssimare il comportamento dei gas reali, ma c'è sempre un po 'di errore nel risultato.
Come calcolare la densità del gas
Qual è la densità di un gas con massa molare 100 g / mol a 0,5 atm e 27 gradi Celsius?
Prima di iniziare, tieni presente ciò che stai cercando come risposta in termini di unità.
Densità è definito come massa per unità di volume, che può essere espressa in grammi per litro o grammi per millilitro. Potrebbe essere necessario fare conversioni di unità. Prestare attenzione alle discrepanze dell'unità quando si collegano i valori in equazioni.Innanzitutto, inizia con la legge del gas ideale:
PV = nRT
dove P = pressione, V = volume, n = numero di moli di gas, R = costante di gas = 0,0821 L · atm / mol · K e T = temperatura assoluta (in Kelvin).
Esaminare attentamente le unità di R. Qui è dove molte persone si mettono nei guai. Riceverai una risposta errata se inserisci una temperatura in gradi Celsius o una pressione in Pascal, ecc. Usa sempre l'atmosfera per la pressione, i litri per il volume e il Kelvin per la temperatura.
Per trovare la densità del gas, è necessario conoscere la massa del gas e il volume. Innanzitutto, trova il volume. Ecco l'equazione della legge del gas ideale riorganizzata per risolvere per V:
V = nRT / P
Dopo aver trovato il volume, è necessario trovare la massa. Il numero di moli è il punto di partenza. Il numero di talpe è la massa (m) del gas divisa per la sua massa molecolare (MM):
n = m / MM
Sostituisci questo valore di massa nell'equazione del volume al posto di n:
V = mRT / MM · P
La densità (ρ) è la massa per volume. Dividi entrambi i lati per m:
V / m = RT / MM · P
Quindi invertire l'equazione:
m / V = MM · P / RT
ρ = MM · P / RT
Ora hai la legge del gas ideale riscritta in una forma che puoi usare con le informazioni che ti sono state fornite. Per trovare la densità del gas, basta inserire i valori delle variabili conosciute. Ricorda di usare la temperatura assoluta per T:
27 gradi Celsius + 273 = 300 Kelvin
ρ = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L
La densità del gas è di 2,03 g / L a 0,5 atm e 27 gradi Celsius.
Come decidere se si dispone di un gas reale
La legge del gas ideale è scritta per gas ideali o perfetti. Puoi usare i valori per i gas reali purché agiscano come gas ideali. Per utilizzare la formula per un gas reale, deve essere a bassa pressione e bassa temperatura. L'aumento della pressione o della temperatura aumenta l'energia cinetica del gas e forza l'interazione delle molecole. Mentre la legge del gas ideale può ancora offrire un'approssimazione in queste condizioni, diventa meno accurata quando le molecole sono vicine ed eccitate.