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• 단계
• 방법 1/3: Clapeyron-Clausius 방정식 사용
• 방법 2/3: 용액의 증기압 계산
• 방법 3/3: 특수한 경우의 증기압 계산
• 팁

뜨거운 태양 아래 몇 시간 동안 물병을 두고 열었을 때 "쉿"하는 소리를 들은 적이 있습니까? 이 소리는 증기 압력으로 인해 발생합니다. 화학에서 증기압은 밀폐된 용기에서 증발하는 액체의 증기에 의해 가해지는 압력입니다. 주어진 온도에서 증기압을 구하려면 Clapeyron-Clausius 방정식을 사용하십시오. ln(P1/P2) = (ΔH_증기/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

단계

방법 1/3: Clapeyron-Clausius 방정식 사용

1. 1 시간이 지남에 따라 변화하는 증기압을 계산하는 데 사용되는 Clapeyron-Clausius 방정식을 작성하십시오. 이 공식은 대부분의 물리적 및 화학적 문제에 사용할 수 있습니다. 방정식은 다음과 같습니다. ln(P1/P2) = (ΔH_증기/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)), 어디:
   • ΔH_증기 액체의 기화 엔탈피입니다. 일반적으로 화학 교과서의 표에서 찾을 수 있습니다.
   • R - 8.314 J / (K × mol)과 동일한 기체 상수
   • T1은 초기 온도(증기압이 알려진 온도)입니다.
   • T2는 최종 온도(증기압을 알 수 없는 경우)입니다.
   • P1 및 P2 - 각각 온도 T1 및 T2에서의 증기 압력.
2. 2 주어진 양의 값을 Clapeyron-Clausius 방정식에 대입하십시오. 대부분의 문제는 두 개의 온도 값과 압력 값 또는 두 개의 압력 값과 온도 값을 제공합니다.
   • 예를 들어, 용기에 295K의 온도에서 액체가 들어 있고 증기압은 1기압(1기압)입니다. 393K에서 증기압을 찾으십시오. 여기에 두 개의 온도와 압력이 주어지므로 Clapeyron-Clausius 방정식을 사용하여 다른 압력을 찾을 수 있습니다. 공식에서 주어진 값을 대체하면 다음을 얻습니다. ln(1/P2) = (ΔH_증기/ R) ((1/393) - (1/295)).
   • Clapeyron-Clausius 방정식에서 온도는 항상 켈빈으로 측정되고 압력은 모든 측정 단위로 측정됩니다(그러나 P1 및 P2에서 동일해야 함).
3. 3 상수를 대체합니다. Clapeyron-Clausius 방정식에는 R 및 ΔH의 두 가지 상수가 있습니다._증기... R은 항상 8.314 J / (K × mol)입니다. ΔH 값_증기 (기화 엔탈피) 찾고자 하는 증기압인 물질에 따라 다릅니다. 이 상수는 일반적으로 화학 교과서나 웹사이트(예: 여기)의 표에서 찾을 수 있습니다.
   • 이 예에서 용기에 물이 있다고 가정해 보겠습니다. ΔH_증기 물은 40.65kJ/mol 또는 40650J/mol과 동일합니다.
   • 상수를 공식에 연결하고 다음을 얻습니다. ln (1 / P2) = (40650/8314) ((1/393) - (1/295)).
4. 4 대수 연산을 사용하여 방정식을 풉니다.
   • 이 예에서 알 수 없는 변수는 자연 로그(ln)의 부호 아래에 있습니다. 자연 로그를 제거하려면 방정식의 양변을 수학 상수 "e"의 거듭제곱으로 변환합니다. 다시 말해, ln(x) = 2 → e = e → x = e.
   • 이제 방정식을 풉니다.
   • ln (1 / P2) = (40650 / 8.314) ((1/393) - (1/295))
   • ln (1 / P2) = (4889.34) (- 0.00084)
   • (1 / P2) = e
   • 1 / P2 = 0.0165
   • P2 = 0.0165 = 60시 76분 밀폐된 용기의 온도를 100도 올리면 기화가 증가하여 증기압이 크게 증가하므로 이는 의미가 있습니다.

방법 2/3: 용액의 증기압 계산

1. 1 Raoult의 법칙을 쓰십시오. 실생활에서 순수한 액체는 드뭅니다. 우리는 종종 솔루션을 다룹니다. 용액은 "용매"라고 하는 더 많은 양의 다른 화학 물질에 "용질"이라고 하는 소량의 특정 화학 물질을 첨가하여 만듭니다. 솔루션의 경우 Raoult의 법칙을 사용하십시오.NS_해결책 = 피_용제NS_용제, 어디:
   • NS_해결책 용액의 증기압입니다.
   • NS_용제 용매의 증기압입니다.
   • NS_용제 - 용매의 몰 분율.
   • 몰 분율이 무엇인지 모르는 경우 계속 읽으십시오.
2. 2 어떤 물질이 용매가 되고 어떤 물질이 용질이 될 것인지 결정하십시오. 용질은 용매에 녹는 물질이고 용매는 용질을 녹이는 물질임을 상기하십시오.
   • 시럽의 예를 고려하십시오. 시럽을 얻으려면 설탕의 한 부분이 물의 한 부분에 용해되므로 설탕은 용질이고 물은 용매입니다.
   • 자당(일반 설탕)의 화학식은 C입니다.₁₂NS₂₂영형₁₁... 앞으로 필요할 것입니다.
3. 3 용액의 증기압에 영향을 미치므로 용액의 온도를 찾으십시오. 온도가 높을수록 증기압이 높아지는데, 이는 온도가 증가함에 따라 기화가 증가하기 때문입니다.
   • 이 예에서 시럽 온도가 298K(약 25°C)라고 가정해 보겠습니다.
4. 4 용매의 증기압을 구하십시오. 많은 일반 화학 물질에 대한 증기압 값은 화학 핸드북에 나와 있지만 일반적으로 25°C/298K의 온도 또는 끓는점에서 제공됩니다. 문제에 그러한 온도가 주어지면 참조 책의 값을 사용하십시오. 그렇지 않으면 물질의 주어진 온도에서 증기압을 계산해야 합니다.
   • 이렇게 하려면 P1 및 T1 대신 증기압과 온도 298K(25°C)를 각각 대체하여 Clapeyron-Clausius 방정식을 사용합니다.
   • 이 예에서 용액의 온도는 25°C이므로 참조 표의 값을 사용하십시오. 25°C에서 물의 증기압은 23.8mmHg입니다.
5. 5 용매의 몰 분율을 찾으십시오. 이렇게하려면 용액에있는 모든 물질의 총 몰 수에 대한 물질의 몰 수 비율을 찾으십시오. 즉, 각 물질의 몰분율은 (물질의 몰수)/(모든 물질의 총 몰수)입니다.
   • 물 1리터와 자당(설탕) 1리터를 사용하여 시럽을 만들었다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 각 물질의 몰수를 찾아야 합니다. 이렇게하려면 각 물질의 질량을 찾은 다음 이러한 물질의 몰 질량을 사용하여 두더지를 구해야합니다.
   • 물 1리터의 무게 = 1000g
   • 설탕 1리터의 무게 = 1056.7g
   • 몰(물): 1000g × 1mol / 18.015g = 55.51mol
   • 몰(자당): 1056.7 g × 1 mol / 342.2965 g = 3.08 mol(화학식 C에서 자당의 몰 질량을 찾을 수 있음에 유의하십시오.₁₂NS₂₂영형₁₁).
   • 총 몰수: 55.51 + 3.08 = 58.59몰
   • 물의 몰분율: 55.51 / 58.59 = 0.947.
6. 6 이제 데이터와 수량의 발견 값을 이 섹션의 시작 부분에 제공된 Raoult 방정식에 연결합니다(NS_해결책 = 피_용제NS_용제).
   • 우리의 예에서:
   • NS_해결책 = (23.8mmHg) (0.947)
   • NS_해결책 = 22.54mmHg 미술. 소량의 설탕이 많은 양의 물에 용해되기 때문에(몰 단위로 측정하는 경우 양은 리터 단위로 동일) 증기압이 약간 감소하기 때문에 이것은 의미가 있습니다.

방법 3/3: 특수한 경우의 증기압 계산

1. 1 표준 조건의 정의. 종종 화학에서 온도 및 압력 값은 일종의 "기본값"으로 사용됩니다. 이러한 값을 표준 온도 및 압력(또는 표준 조건)이라고 합니다. 증기 압력 문제에서 표준 조건이 자주 언급되므로 표준 값을 기억하는 것이 좋습니다.
   • 온도: 273.15K / 0˚C / 32F
   • 압력: 760mmHg / 1atm / 101.325kPa
2. 2 다른 변수를 찾기 위해 Clapeyron-Clausius 방정식을 다시 작성하십시오. 이 기사의 첫 번째 섹션에서는 순수한 물질의 증기압을 계산하는 방법을 보여주었습니다. 그러나 모든 문제에서 압력 P1 또는 P2를 찾아야 하는 것은 아닙니다. 많은 문제에서 온도 또는 ΔH 값을 계산할 필요가 있습니다._증기... 이러한 경우 미지수를 방정식의 한 쪽에서 분리하여 Clapeyron-Clausius 방정식을 다시 작성하십시오.
   • 예를 들어, 증기압이 273K에서 25Torr이고 325K에서 150Torr인 미지의 액체가 있다고 가정합니다. 이 액체의 기화 엔탈피(즉, ΔH_증기). 이 문제에 대한 해결책:
   • ln(P1/P2) = (ΔH_증기/ R) ((1 / T2) - (1 / T1))
   • (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (ΔH_증기/ NS)
   • R × (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = ΔH_증기 이제 주어진 값을 대체하십시오.
   • 8.314 J / (K × mol) × (-1.79) / (- 0.00059) = ΔH_증기
   • 8.314J / (K × 몰) × 3033.90 = ΔH_증기 = 25223.83J/몰
3. 3 투과물의 증기압을 고려하십시오. 이 기사의 두 번째 섹션에 있는 예제에서 용질(설탕)은 증발하지 않지만 용질이 증기(증발)를 생성하는 경우 증기압을 고려해야 합니다. 이렇게 하려면 수정된 형태의 Raoult 방정식을 사용하십시오. P_해결책 = Σ(P_물질NS_물질), 여기서 기호 Σ(시그마)는 용액을 구성하는 모든 물질의 증기압 값을 더할 필요가 있음을 의미합니다.
   • 예를 들어, 벤젠과 톨루엔이라는 두 가지 화학 물질로 구성된 용액을 고려하십시오. 용액의 총 부피는 120밀리리터(ml)입니다. 벤젠 60ml와 톨루엔 60ml.용액 온도는 25°C이고 25°C에서 증기압은 95.1mmHg입니다. 벤젠 및 28.4mmHg의 경우. 톨루엔용. 용액의 증기압을 계산할 필요가 있습니다. 물질의 밀도, 분자량 및 증기압 값을 사용하여 이를 수행할 수 있습니다.
   • 무게(벤젠): 60 ml = 0.06 l × 876.50 kg / 1000 l = 0.053 kg = 53 g
   • 질량(톨루엔): 0.06L × 866.90kg/1000L = 0.052kg = 52g
   • 몰(벤젠): 53g × 1mol/78.11g = 0.679mol
   • 몰(톨루엔): 52g × 1mol/92.14g = 0.564mol
   • 총 몰수: 0.679 + 0.564 = 1.243
   • 몰분율(벤젠): 0.679 / 1.243 = 0.546
   • 몰 분율(톨루엔): 0.564 / 1.243 = 0.454
   • 솔루션: 피_해결책 = 피_벤젠NS_벤젠 + 피_톨루엔NS_톨루엔
   • NS_해결책 = (95.1mmHg) (0.546) + (28.4mmHg) (0.454)
   • NS_해결책 = 51.92mmHg. 미술. + 12.89mmHg. 미술. = 64.81mmHg 미술.

팁

• Clapeyron Clausius 방정식을 사용하려면 온도를 켈빈도(K로 표시)로 지정해야 합니다. 온도가 섭씨로 주어진 경우 다음 공식을 사용하여 변환해야 합니다. NS_케이 = 273 + T_씨
• 위의 방법은 에너지가 열량에 정비례하기 때문에 효과가 있습니다. 액체의 온도는 증기압에 영향을 미치는 유일한 환경 요인입니다.