विषय

• कदम
• विधि 1 का 3: क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करना
• विधि 2 का 3: समाधान में वाष्प दबाव की गणना
• विधि 3 का 3: विशेष मामलों में भाप के दबाव की गणना
• टिप्स

क्या आपने कभी चिलचिलाती धूप में पानी की बोतल को कई घंटों के लिए छोड़ दिया है और जब आप इसे खोलते हैं तो "हिसिंग" की आवाज आती है? यह ध्वनि भाप के दबाव के कारण होती है। रसायन विज्ञान में, वाष्प का दबाव एक तरल के वाष्प द्वारा लगाया गया दबाव होता है जो एक भली भांति बंद कंटेनर में वाष्पित हो जाता है। दिए गए तापमान पर वाष्प दाब ज्ञात करने के लिए, क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करें: एलएन (पी1 / पी2) = (ΔH_वापी/ आर) ((1 / टी 2) - (1 / टी 1)).

कदम

विधि 1 का 3: क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करना

1. 1 क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण लिखिए जिसका उपयोग वाष्प के दबाव की गणना के लिए किया जाता है क्योंकि यह समय के साथ बदलता है। अधिकांश भौतिक और रासायनिक समस्याओं के लिए इस सूत्र का उपयोग किया जा सकता है। समीकरण इस तरह दिखता है: एलएन (पी1 / पी2) = (ΔH_वापी/ आर) ((1 / टी 2) - (1 / टी 1)), कहाँ पे:
   • एच_वापी द्रव के वाष्पीकरण की एन्थैल्पी है। यह आमतौर पर रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में एक तालिका में पाया जा सकता है।
   • आर - 8.314 जे / (के × मोल) के बराबर गैस स्थिरांक
   • T1 प्रारंभिक तापमान है (जिस पर वाष्प दबाव ज्ञात होता है)।
   • T2 अंतिम तापमान है (जिस पर वाष्प का दबाव अज्ञात है)।
   • P1 और P2 - क्रमशः T1 और T2 तापमान पर भाप का दबाव।
2. 2 आपको दी गई मात्राओं के मानों को क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण में रखें। अधिकांश समस्याएं दो तापमान मान और एक दबाव मान, या दो दबाव मान और एक तापमान मान देती हैं।
   • उदाहरण के लिए, एक बर्तन में 295 K के तापमान पर तरल होता है, और इसका वाष्प दबाव 1 वायुमंडल (1 एटीएम) होता है। 393 K पर वाष्प दाब ज्ञात कीजिए। यहाँ आपको दो तापमान और एक दाब दिया गया है, ताकि आप क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करके एक अलग दबाव पा सकें। आपको दिए गए मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, आप प्राप्त करते हैं: एलएन (1 / पी 2) = (ΔH_वापी/ आर) ((1/393) - (1/295)).
   • कृपया ध्यान दें कि क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण में, तापमान हमेशा केल्विन में मापा जाता है, और माप की किसी भी इकाई में दबाव (लेकिन वे P1 और P2 के लिए समान होना चाहिए)।
3. 3 स्थिरांक को प्रतिस्थापित करें। क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण में दो स्थिरांक होते हैं: आर और ΔH_वापी... R हमेशा 8.314 J/(K × mol) होता है। एच मान_वापी (वाष्पीकरण की थैलीपी) उस पदार्थ पर निर्भर करता है, जिसका वाष्प दबाव आप खोजने की कोशिश कर रहे हैं; यह स्थिरांक आमतौर पर रसायन शास्त्र की पाठ्यपुस्तकों या वेबसाइटों पर एक तालिका में पाया जा सकता है (उदाहरण के लिए, यहां)।
   • हमारे उदाहरण में, मान लीजिए कि बर्तन में पानी है। एच_वापी पानी 40.65 kJ/mol के बराबर या 40650 J/mol के बराबर है।
   • स्थिरांक को सूत्र में जोड़ें और प्राप्त करें: ln (1 / P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295))।
4. 4 बीजगणितीय संक्रियाओं का उपयोग करके समीकरण को हल करें।
   • हमारे उदाहरण में, अज्ञात चर प्राकृतिक लघुगणक (ln) के चिह्न के अंतर्गत है। प्राकृतिक लघुगणक से छुटकारा पाने के लिए, समीकरण के दोनों पक्षों को गणितीय स्थिरांक "ई" की घात में परिवर्तित करें। दूसरे शब्दों में, एलएन (एक्स) = 2 → ई = ई → एक्स = ई।
   • अब समीकरण को हल करें:
   • एलएन (1 / पी 2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • एलएन (1 / पी 2) = (4889.34) (- 0.00084)
   • (१ / पी२) = ई
   • 1 / P2 = 0.0165
   • पी2 = 0.0165 = 60.76 एटीएम। यह समझ में आता है, क्योंकि एक भली भांति बंद करके सील किए गए बर्तन में तापमान को 100 डिग्री तक बढ़ाने से वाष्पीकरण में वृद्धि होगी, जिससे वाष्प के दबाव में काफी वृद्धि होगी।

विधि 2 का 3: समाधान में वाष्प दबाव की गणना

1. 1 राउल्ट का नियम लिखिए। वास्तविक जीवन में, शुद्ध तरल दुर्लभ हैं; हम अक्सर समाधान से निपटते हैं। एक "विलायक" नामक एक निश्चित रसायन की एक छोटी मात्रा को "विलायक" नामक एक अन्य रसायन की एक बड़ी मात्रा में जोड़कर एक समाधान बनाया जाता है। समाधान के मामले में, राउल्ट के नियम का प्रयोग करें:पी_{समाधान} = पी_{विलायक}एक्स_{विलायक}, कहाँ पे:
   • पी_{समाधान} विलयन का वाष्प दाब है।
   • पी_{विलायक} विलायक का वाष्प दाब है।
   • एक्स_{विलायक} - विलायक का मोल अंश।
   • यदि आप नहीं जानते कि मोल फ्रैक्शन क्या होता है, तो आगे पढ़ें।
2. 2 निर्धारित करें कि कौन सा पदार्थ विलायक होगा और कौन सा विलेय। याद रखें कि एक विलेय एक पदार्थ है जो एक विलायक में घुल जाता है, और एक विलायक एक ऐसा पदार्थ है जो एक विलेय को घोलता है।
   • एक सिरप उदाहरण पर विचार करें। एक सिरप प्राप्त करने के लिए, चीनी का एक भाग पानी के एक भाग में घुल जाता है, इसलिए चीनी एक विलेय है और पानी एक विलायक है।
   • ध्यान दें कि सुक्रोज (सामान्य चीनी) का रासायनिक सूत्र C . है₁₂एच₂₂हे₁₁... हमें भविष्य में इसकी आवश्यकता होगी।
3. 3 घोल का तापमान ज्ञात कीजिए, क्योंकि यह उसके वाष्प दाब को प्रभावित करेगा। तापमान जितना अधिक होगा, वाष्प का दबाव उतना ही अधिक होगा, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ वाष्पीकरण बढ़ता है।
   • हमारे उदाहरण में, मान लें कि सिरप का तापमान 298 K (लगभग 25 ° C) है।
4. 4 विलायक का वाष्प दाब ज्ञात कीजिए। कई सामान्य रसायनों के लिए वाष्प दाब मान रसायन शास्त्र हैंडबुक में दिए गए हैं, लेकिन ये आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस / 298 के तापमान पर या उनके क्वथनांक पर दिए जाते हैं। यदि समस्या में आपको ऐसा तापमान दिया जाता है, तो संदर्भ पुस्तकों के मूल्यों का उपयोग करें; अन्यथा, आपको पदार्थ के दिए गए तापमान पर वाष्प के दबाव की गणना करने की आवश्यकता है।
   • ऐसा करने के लिए, क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करें, क्रमशः P1 और T1 के बजाय 298 K (25 ° C) के वाष्प दबाव और तापमान को प्रतिस्थापित करें।
   • हमारे उदाहरण में, समाधान का तापमान 25 डिग्री सेल्सियस है, इसलिए संदर्भ तालिका से मान का उपयोग करें - 25 डिग्री सेल्सियस पर पानी का वाष्प दबाव 23.8 मिमीएचजी है।
5. 5 विलायक का मोल अंश ज्ञात कीजिए। ऐसा करने के लिए, किसी पदार्थ के मोलों की संख्या और विलयन में सभी पदार्थों के मोलों की कुल संख्या का अनुपात ज्ञात कीजिए। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक पदार्थ का मोल अंश (पदार्थ के मोलों की संख्या)/(सभी पदार्थों के मोलों की कुल संख्या) होता है।
   • मान लीजिए कि आपने चाशनी बनाने के लिए 1 लीटर पानी और 1 लीटर सुक्रोज (चीनी) का इस्तेमाल किया। इस मामले में, प्रत्येक पदार्थ के मोलों की संख्या ज्ञात करना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, आपको प्रत्येक पदार्थ का द्रव्यमान ज्ञात करने की आवश्यकता है, और फिर इन पदार्थों के मोलर द्रव्यमान का उपयोग मोल प्राप्त करने के लिए करें।
   • 1 लीटर पानी का भार = 1000 g
   • 1 लीटर चीनी का वजन = 1056.7 ग्राम
   • तिल (पानी): 1000 ग्राम × 1 mol / 18.015 g = 55.51 mol
   • मोल (सुक्रोज): १०५६.७ g × १ mol / ३४२.२९६५ g = ३.०८ mol (ध्यान दें कि आप सुक्रोज का दाढ़ द्रव्यमान इसके रासायनिक सूत्र C से ज्ञात कर सकते हैं)₁₂एच₂₂हे₁₁).
   • मोल की कुल संख्या: 55.51 + 3.08 = 58.59 mol
   • पानी का मोल अंश: 55.51 / 58.59 = 0.947।
6. 6 अब डेटा और मात्राओं के पाए गए मानों को इस खंड की शुरुआत में दिए गए राउल्ट समीकरण में प्लग करें (पी_{समाधान} = पी_{विलायक}एक्स_{विलायक}).
   • हमारे उदाहरण में:
   • पी_{समाधान} = (23.8 मिमीएचजी) (0.947)
   • पी_{समाधान} = 22.54 मिमीएचजी कला। यह समझ में आता है, क्योंकि चीनी की एक छोटी मात्रा पानी की एक बड़ी मात्रा में घुल जाती है (यदि मोल्स में मापा जाता है, तो उनकी मात्रा लीटर में समान होती है), इसलिए वाष्प का दबाव थोड़ा कम हो जाएगा।

विधि 3 का 3: विशेष मामलों में भाप के दबाव की गणना

1. 1 मानक शर्तों की परिभाषा। अक्सर रसायन शास्त्र में, तापमान और दबाव मूल्यों का उपयोग "डिफ़ॉल्ट" मान के रूप में किया जाता है। इन मूल्यों को मानक तापमान और दबाव (या मानक स्थिति) कहा जाता है। भाप के दबाव की समस्याओं में, मानक स्थितियों का अक्सर उल्लेख किया जाता है, इसलिए मानक मूल्यों को याद रखना बेहतर होता है:
   • तापमान: 273.15 के / 0˚C / 32 एफ
   • दबाव: ७६० एमएमएचजी / १ एटीएम / १०१.३२५ केपीए
2. 2 अन्य चरों को खोजने के लिए क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण को फिर से लिखें। इस लेख के पहले खंड में दिखाया गया है कि शुद्ध पदार्थों के वाष्प दबावों की गणना कैसे की जाती है। हालांकि, सभी समस्याओं के लिए दबाव P1 या P2 खोजने की आवश्यकता नहीं होती है; कई समस्याओं में तापमान या H . के मान की गणना करना आवश्यक है_वापी... ऐसे मामलों में, समीकरण के एक तरफ अज्ञात को अलग करके क्लैपेरॉन-क्लॉसियस समीकरण को फिर से लिखें।
   • उदाहरण के लिए, एक अज्ञात द्रव दिया गया है, जिसका वाष्प दाब २७३ K पर २५ Torr और ३२५ K पर १५० Torr है। इस तरल (अर्थात, ΔH) के वाष्पीकरण की थैलीपी को खोजना आवश्यक है_वापी) इस समस्या का समाधान:
   • एलएन (पी1 / पी2) = (ΔH_वापी/ आर) ((1 / टी 2) - (1 / टी 1))
   • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (ΔH_वापी/ आर)
   • आर × (एलएन (पी 1 / पी 2)) / ((1 / टी 2) - (1 / टी 1)) = H_वापी अब आपके लिए दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करें:
   • ८.३१४ जे / (के × मोल) × (-१.७९) / (- ०.०००५९) = H_वापी
   • ८.३१४ जे / (के × मोल) × ३०३३.९० = H_वापी = २५२२३.८३ जे / मोल
3. 3 पर्मेट के वाष्प दाब पर विचार करें। इस लेख के दूसरे खंड से हमारे उदाहरण में, विलेय - चीनी - वाष्पित नहीं होता है, लेकिन यदि विलेय भाप (वाष्पीकरण) पैदा करता है, तो वाष्प के दबाव को ध्यान में रखा जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, राउल्ट के समीकरण के संशोधित रूप का उपयोग करें: P_{समाधान} = (पी_{पदार्थ}एक्स_{पदार्थ}), जहां प्रतीक Σ (सिग्मा) का अर्थ है कि समाधान बनाने वाले सभी पदार्थों के वाष्प दबावों के मूल्यों को जोड़ना आवश्यक है।
   • उदाहरण के लिए, दो रसायनों से बने घोल पर विचार करें: बेंजीन और टोल्यूनि। समाधान की कुल मात्रा 120 मिलीलीटर (एमएल) है; 60 मिली बेंजीन और 60 मिली टोल्यूनि।समाधान का तापमान 25 डिग्री सेल्सियस है, और 25 डिग्री सेल्सियस पर वाष्प का दबाव 95.1 मिमी एचजी है। बेंजीन और 28.4 मिमी एचजी के लिए। टोल्यूनि के लिए। समाधान के वाष्प दबाव की गणना करना आवश्यक है। हम पदार्थों के घनत्व, उनके आणविक भार और वाष्प दबाव मूल्यों का उपयोग करके ऐसा कर सकते हैं:
   • वजन (बेंजीन): ६० मिली = ०.०६ एल × ८७६.५० किग्रा / १००० एल = ०.०५३ किग्रा = ५३ ग्राम
   • द्रव्यमान (टोल्यूनि): 0.06 एल × 866.90 किग्रा / 1000 एल = 0.052 किग्रा = 52 ग्राम
   • मोल (बेंजीन): 53 ग्राम × 1 mol / 78.11 g = 0.679 mol
   • तिल (टोल्यूनि): ५२ ग्राम × १ मोल / ९२.१४ ग्राम = ०.५६४ मोल
   • मोल की कुल संख्या: ०.६७९ + ०.५६४ = १.२४३
   • तिल अंश (बेंजीन): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • तिल अंश (टोल्यूनि): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • हल: पी_{समाधान} = पी_{बेंजीन}एक्स_{बेंजीन} + पी_{टोल्यूनि}एक्स_{टोल्यूनि}
   • पी_{समाधान} = (९५.१ एमएमएचजी) (०.५४६) + (२८.४ एमएमएचजी) (०.४५४)
   • पी_{समाधान} = 51.92 मिमी एचजी। कला। + 12.89 मिमी एचजी। कला। = 64.81 मिमीएचजी कला।

टिप्स

• क्लैपेरॉन क्लॉजियस समीकरण का उपयोग करने के लिए, तापमान को केल्विन (के द्वारा निरूपित) डिग्री में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। यदि आपका तापमान सेल्सियस में दिया गया है, तो आपको इसे निम्न सूत्र का उपयोग करके परिवर्तित करना होगा: टी_क = २७३ + टी_सी
• उपरोक्त विधि काम करती है क्योंकि ऊर्जा सीधे गर्मी की मात्रा के समानुपाती होती है। तरल का तापमान एकमात्र पर्यावरणीय कारक है जो वाष्प के दबाव को प्रभावित करता है।