Inleiding tot de scheikunde

Termen

• ideale gasconstanteR = 8.3145 J-mol-1-K-1
• ideaal gaseen gas waarvan de deeltjes geen enkele attractieve interactie vertonen; bij hoge temperaturen en lage drukken gedragen gassen zich bijna ideaal
• kinetische energiede energie die een voorwerp bezit door zijn beweging; in de kinetische gastheorie is de kinetische energie van gasdeeltjes alleen afhankelijk van de temperatuur

Alle gassen zijn gemodelleerd op basis van de veronderstellingen van de kinetische theorie van de materie, die ervan uitgaat dat alle materie bestaat uit deeltjes (d. w. z. atomen of moleculen); alle gassen zijn gemodelleerd op basis van de veronderstellingen van de kinetische theorie van de materie.D.w.z. atomen of moleculen); er zijn ruimten tussen deze deeltjes, en de aantrekkingskrachten worden sterker naarmate de deeltjes naar elkaar toegroeien. De deeltjes zijn in voortdurende, willekeurige beweging, en zij botsen tegen elkaar en tegen de wanden van het vat waarin zij zijn ingesloten. Elk deeltje heeft een inherente kinetische energie die alleen afhankelijk is van de temperatuur.

Een gas wordt als ideaal beschouwd als de deeltjes zo ver uit elkaar liggen dat ze geen aantrekkingskracht op elkaar uitoefenen. In het echte leven bestaat er niet zoiets als een echt ideaal gas, maar bij hoge temperaturen en lage drukken (omstandigheden waarin individuele deeltjes zeer snel bewegen en zeer ver van elkaar verwijderd zijn zodat hun interactie bijna nul is) gedragen gassen zich bijna ideaal; dit is de reden waarom de ideale gaswet zo’n nuttige benadering is.

Vergelijking van de ideale gaswet

De ideale gasvergelijking wordt gegeven door:

{PV=nRT}

De vier variabelen staan voor vier verschillende eigenschappen van een gas:

• Druk (P), vaak gemeten in atmosfeer (atm), kilopascal (kPa), of millimeter kwik/torr (mm Hg, torr)
• Volume (V), uitgedrukt in liters
• Aantal mol gas (n)
• Temperatuur van het gas (T), gemeten in graden Kelvin (K)

R is de ideale gasconstante, die verschillende vormen aanneemt afhankelijk van de gebruikte eenheden. De drie meest gebruikte formules van R zijn:

\cdot \text{kPa}}{\text{K} \cdot \text{mol}}=0.0821\frac{\text{L} \0.0821 \cdot \text{mol}}=62.4\frac{\text{L}

Voorbeeld 1

Een doos van 20 liter bevat een vaste hoeveelheid gas bij een temperatuur van 300 K en een druk van 101 kPa. Hoeveel mol gas zit er in de doos?

PV=nRT

Displaystyle{n=\frac{PV}{RT}=\frac{\text{(101 kPa)(20 L)}}{(8.3145 }{L} \text{kPa} ^{-1} \text{mol}^{-1}) \text{300 K}}={0,8}

Voorbeeld 2

Bereken het aantal mol gas in een springkussen met een volume van 20.63 kubieke meter, een temperatuur van 300 Kelvin, en een druk van 101 kPa.

Displaystyle{PV=nRT}

Displaystyle{\frac{PV}{RT}=n \cdot n=\frac{101{ kPa} \(20,63 kubieke meter){(8,3143 J/mol)) \cdot K(300K)}

De ideale gasvergelijking stelt ons in staat het verband te onderzoeken tussen de niet-constante eigenschappen van ideale gassen (n, P, V, T) zolang drie van deze eigenschappen vast blijven.

Voor de ideale gasvergelijking geldt dat het product PV recht evenredig is met T. Dit betekent dat als de temperatuur van het gas constant blijft, de druk of het volume kan toenemen zolang de complementaire variabele afneemt; dit betekent ook dat als de temperatuur van het gas verandert, dit gedeeltelijk het gevolg kan zijn van een verandering in de variabele van druk of volume.

De ideale gasvergelijking is een waardevol hulpmiddel dat een zeer goede benadering kan geven van gassen bij hoge temperaturen en lage drukken.