واکنش شیمیایی در گازها – به زبان ساده

سهیل بحر کاظمی
سهیل بحر کاظمی
۱۴۰۳/۰۹/۱۹
۱۲ دقیقه
۴۰۶۵
آموزش متنی جامع
واکنش شیمیایی در گازها تقریبا همانند واکنش شیمیایی بین جامدات و مایعات است با این تفاوت که در محاسبات آن، قانون گازهای ایده‌آل (PV=nRT)(P V = n R T) نیز لحاظ می‌شود. اگر یک واکنش شیمیایی، برگشت‌پذیر باشد، برای تعیین تعداد مول واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها از قانون فشارهای جزئی دالتون استفاده خواهد شد که به همین شکل می‌توان دما، فشار و حجم هر گاز را مشخص کرد.
واکنش شیمیایی در گازها – به زبان ساده
997696

واکنش شیمیایی در گازها

واکنش شیمیایی در گازها برای شیمیدان‌ها موضوع ناآشنایی نیست. همانطور که در ابتدای متن به آن اشاره شد، زمانی که موضوع بحث، واکنش شیمیایی در گازها باشد، ابزار جدیدی به نام قانون گازهای ایده‌آل داریم که می‌توانیم از آن بهره بگیریم.

یک کاربرد عملی این نوع از واکنش‌ها، واکنش تشکیل نیتروژن در کیسه‌هوای ایمنی خودروها است که از تجزیه سریع سدیم آزید بهره می‌گیرد.

2NaN3(s)⟶Δ2Na(1)+3N2(g)\begin{equation} 2 \mathrm{N a N } _ { 3 }(\mathrm{ s }) \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} 2 \mathrm{N a }(1)+3 \mathrm{N } _ { 2 }(\mathrm{g}) \end{equation}

اجزای اصلی این سیستم شامل یک چاشنی به همراه سدیم آزید است. هنگامی که چاشنی فعال شود، در مدت زمان 20-60 میلی‌ثانیه، کیسه‌هوای خودرو عمل می‌کند. واکنش شیمیایی در گازها را می‌توان به دو صورت بررسی کرد:
  • از ضرایب استوکیومتری برای مرتبط کردن مقادیر گاز به سایر مقادیر واکنش‌دهنده یا فرآورده استفاده کنیم.
  • از معادله گازهای ایده‌آل برای مرتبط کردن مقادیر گاز به حجم، دما و فشار کمک بگیریم.

واکنش‌های برگشت‌ ناپذیر در گازها

در واکنش‌های برگشت‌ناپذیر، واکنش شیمیایی برای تبدیل واکنش‌دهنده به فرآورده مورد استفاده قرار می‌گیرد و این نوع از واکنش‌ها به صورت یک‌طرفه هستند. این امر بدان معنی است که برای بهره‌گیری از فرآورده‌ها و تبدیل آنها به واکنش‌دهنده، نیاز به فرآیندی کاملا متفاوت داریم. یکی از معمول‌ترین واکنش‌های برگشت‌ناپذیر، واکنش سوختن است که در آن، یک مولکول آلی به آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شود.
برخی دیگر از واکنش‌های یک‌طرفه، شامل تغییر حالت (فاز) می‌شوند. به طور مثال، در واکنش تشکیل هیدروژن پراکسید، فازهای گازی به فاز مایع تبدیل می‌شوند. برای این‌که ببینیم چطور از قانون گازهای ایده‌آل بمنظور بررسی واکنش شیمیایی در گازها استفاده کنیم، مثال زیر را مطرح می‌کنیم.

مثال ۱

اگر ۴ گرم هیدروژن پراکسید را در محفظه عایق به حجم 250 میلی‌لیتر و دمای 500 کلوین قرار دهیم، فشار گاز اکسیژن تولیدی چقدر خواهد بود:

2H2O2→2H2O+O2{2 H _ 2 O _ 2 \rightarrow 2 H _ 2 O + O _ 2 } \nonumber

همانند سایر مسائل استوکیومتری، در ابتدا باید تعداد مول O2O_2 تولیدی را حساب کنیم.

(4g  H2O2)×(1  mol  H2O234.016  g  H2O2)(1  mol  O22  mol  H2O2)=0.0588  mol  O2(4g\; {{H_2O_2}}) \times \left(\dfrac{1\; mol\; {{H_2O_2}}}{34.016\;g\; {{H_2O_2}}} \right) \left(\dfrac{1\; mol\; {O_2}}{2\;mol\; {{H_2O_2}}} \right) = 0.0588 \;mol\; {O_2} \nonumber

حال، بعد از محاسبه تعداد مول اکسیژن، به کمک قانون گازهای ایده‌آل و داشتن مقادیر ثابت جهانی گازها، دما، حجم و فشار را محاسبه می‌کنیم.

PV=nRTP V = n R T

$$\begin{align*} P & = \dfrac{n R T }{ V } \\[4 p t ] &= \dfrac{(0.0588\; mol\; O _ 2 ) \times (0.0820\; L \;atm \;mol ^ { - 1 }\;K ^ { - 1 }) \times (500 \;K )}{0.25\;L} \\[4pt] & = 9.65\; atm \end{align*}$$

مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید

بر اساس رای ۸ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر پرسشی درباره این مطلب دارید، آن را با ما مطرح کنید.
منابع:
LibreTextsLibreTexts
PDF
مطالب مرتبط
نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *