Hur man beräknar gasens densitet

Om molekylmassan i en gas är känd, kan den ideala gaslagen manipuleras för att hitta gasens densitet. Det handlar bara om att ansluta rätt variabler och utföra några beräkningar.

Viktiga takeaways: Hur man beräknar gasdensitet

• Densitet definieras som massa per enhetsvolym.
• Om du råkar veta hur mycket gas du har och dess volym är beräkningen lätt. Vanligtvis har du bara underförstådd information och behöver använda den ideala gaslagen för att hitta de saknade bitarna.
• Den ideala gaslagen är PV = nRT, så om du vet tillräckligt med värden kan du beräkna volym (V) eller antalet mol (n). Ibland måste du sedan konvertera antal mol till gram.
• Den ideala gaslagen kan användas för att ungefärliga verkliga gasers beteende, men det finns alltid lite fel i resultatet.

Hur man beräknar gasdensitet

Vad är densiteten för en gas med molmassa 100 g / mol vid 0,5 atm och 27 grader Celsius?

Tänk på vad du letar efter som svar på enheterna innan du börjar. Densitet definieras som massa per enhetsvolym, som kan uttryckas i termer av gram per liter eller gram per milliliter. Du kan behöva göra enhetsomvandlingar. Håll utkik efter enhetsmatchningar när du ansluter värden till ekvationer.

Börja med den ideala gaslagen:

PV = nRT

där P = tryck, V = volym, n = antal mol gas, R = gaskonstant = 0,0821 L · atm / mol · K, och T = absolut temperatur (i Kelvin).

Undersök enheterna på R noggrant. Det är här som många människor får problem. Du får ett felaktigt svar om du anger en temperatur i Celsius eller trycket i Pascals, etc. Använd alltid atmosfär för tryck, liter för volym och Kelvin för temperatur.

För att hitta gasens densitet måste du veta gasens massa och volymen. Hitta först volymen. Här är den ideala gaslagsekvationen omorganiserad för att lösa för V:

V = nRT / P

När du har hittat volymen måste du hitta massan. Antalet mol är platsen att börja. Antalet mol är gasens massa (m) dividerat med dess molekylmassa (MM):

n = m / MM

Byt ut detta massvärde i volymekvationen i stället för n:

V = mRT / MM · P

Densitet (ρ) är massa per volym. Dela båda sidor med m:

V / m = RT / MM · P

Vänd sedan ekvationen:

m / V = ​​MM · P / RT
p = MM · P / RT

Nu har du skrivit om den ideala gaslagen i ett formulär du kan använda med den information du fick. För att hitta gasens densitet, anslut bara värdena på de kända variablerna. Kom ihåg att använda absolut temperatur för T:

27 grader Celsius + 273 = 300 Kelvin
p = (100 g / mol) (0,5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2,03 g / L

Gasens densitet är 2,03 g / L vid 0,5 atm och 27 grader Celsius.

Hur man avgör om du har en riktig gas

Den ideala gaslagen är skriven för idealiska eller perfekta gaser. Du kan använda värden för verkliga gaser så länge de fungerar som ideala gaser. För att använda formeln för en riktig gas måste den vara vid lågt tryck och låg temperatur. Ökande tryck eller temperatur höjer gasens kinetiska energi och tvingar molekylerna att interagera. Medan den ideala gaslagen fortfarande kan erbjuda en tillnärmning under dessa förhållanden, blir den mindre exakt när molekyler är nära varandra och upphetsade.