Come calcolare la densità di un gas

Se si conosce la massa molecolare di un gas, la legge del gas ideale può essere manipolata per trovare la densità del gas. Si tratta solo di collegare le variabili giuste ed eseguire alcuni calcoli.

Takeaway chiave: come calcolare la densità del gas

• La densità è definita come massa per unità di volume.
• Se ti capita di sapere quanto gas hai e il suo volume, il calcolo è facile. Di solito, hai solo informazioni implicite e devi usare la legge del gas ideale per trovare i bit mancanti.
• La legge del gas ideale è PV = nRT, quindi se conosci abbastanza valori, puoi calcolare il volume (V) o il numero di moli (n). A volte devi quindi convertire il numero di moli in grammi.
• La legge del gas ideale può essere usata per approssimare il comportamento dei gas reali, ma c'è sempre un po 'di errore nel risultato.

Come calcolare la densità del gas

Qual è la densità di un gas con massa molare 100 g / mol a 0,5 atm e 27 gradi Celsius?

Prima di iniziare, tieni presente ciò che stai cercando come risposta in termini di unità. La densità è definita come massa per unità di volume, che può essere espressa in grammi per litro o grammi per millilitro. Potrebbe essere necessario eseguire conversioni di unità. Prestare attenzione alle discrepanze dell'unità quando si collegano i valori in equazioni.

Innanzitutto, inizia con la legge del gas ideale:

PV = nRT

dove P = pressione, V = volume, n = numero di moli di gas, R = costante di gas = 0,0821 L · atm / mol · K e T = temperatura assoluta (in Kelvin).

Esaminare attentamente le unità di R. Qui è dove molte persone si mettono nei guai. Riceverai una risposta errata se inserisci una temperatura in gradi Celsius o una pressione in Pascal, ecc. Usa sempre l'atmosfera per la pressione, i litri per il volume e il Kelvin per la temperatura.

Per trovare la densità del gas, è necessario conoscere la massa del gas e il volume. Innanzitutto, trova il volume. Ecco l'equazione della legge del gas ideale riorganizzata per risolvere per V:

V = nRT / P

Dopo aver trovato il volume, è necessario trovare la massa. Il numero di moli è il punto di partenza. Il numero di moli è la massa (m) del gas divisa per la sua massa molecolare (MM):

n = m / MM

Sostituisci questo valore di massa nell'equazione del volume al posto di n:

V = mRT / MM · P

La densità (ρ) è la massa per volume. Dividi entrambi i lati per m:

V / m = RT / MM · P

Quindi invertire l'equazione:

m / V = ​​MM · P / RT
ρ = MM · P / RT

Ora hai la legge del gas ideale riscritta in una forma che puoi usare con le informazioni che ti sono state fornite. Per trovare la densità del gas, basta inserire i valori delle variabili conosciute. Ricorda di usare la temperatura assoluta per T:

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

La densità del gas è di 2,03 g / L a 0,5 atm e 27 gradi Celsius.

Come decidere se si dispone di un gas reale

La legge del gas ideale è scritta per gas ideali o perfetti. Puoi usare i valori per i gas reali purché agiscano come gas ideali. Per utilizzare la formula per un gas reale, deve essere a bassa pressione e bassa temperatura. L'aumento della pressione o della temperatura aumenta l'energia cinetica del gas e forza l'interazione delle molecole. Mentre la legge del gas ideale può ancora offrire un'approssimazione in queste condizioni, diventa meno accurata quando le molecole sono vicine ed eccitate.