Vad är en riktig gas i kemi?

En riktig gas är en som avviker från beteendet i den så kallade idealgaslagen. Den ideala gasen är en teoretisk gas, vars beteende följer en viss lag.

Den ideala gaslagen

Lagen som styr beteendet hos idealgaser är:

PV = nRT

Var:

P = tryck

V = volym

n = antal mol av gasen

R = gaskonstant

T = absolut temperatur

Den ideala gaslagen fungerar för alla idealgaser oavsett deras kemiska identitet. Men denna ekvation, som är en tillståndsekvation, tillämpar bara vissa villkor. Den förutsätter att partiklarna deltar som perfekta elastiska kollisioner, utan volym och inte interagerar med varandra förutom när de kolliderar. Med andra ord, gasen beter sig enligt den kinetiska molekylära teorin om gaser.

Likheter mellan verkliga och idealiska gaser

• Både verkliga och ideala gaser har massa.
• Gaser är mycket mindre täta än vätskor eller fasta ämnen. Gaspartiklarna, både verkliga och idealiska, är mycket långt ifrån varandra.
• Eftersom de är mycket glesa är storleken och volymen på gaspartiklarna mycket små, jämfört med avståndet mellan partiklarna.
• Partiklarna i båda gaserna har kinetisk energi. Gaspartiklar rör sig slumpmässigt, men praktiskt taget i en rak linje mellan kollisioner.

Verkliga gasers beteende

En riktig gas är en gas som på grund av intermolekylära interaktioner inte beter sig som en idealgas. Den ideala gaslagen bygger på antagandena att gaser är uppbyggda av punktmassor som upplever kollisioner. På så sätt avviker de faktiska gaserna från dessa antaganden vid låga temperaturer eller höga tryck.

1. När trycket ökar närmar sig gasvolymen noll, det vill säga den minskar. Den når inte noll, eftersom det fortfarande finns molekyler som upptar ett visst utrymme.

• De intermolekylära krafterna som finns mellan gaserna blir större när temperaturerna sänks, eftersom den molekylära rörelsen i denna aspekt saktar ner tills den stannar.

Därför, om vi modifierar dessa förhållanden, kan den verkliga gasen bete sig som en idealisk gas, under två förhållanden:

1. Lågt tryck: Många gaser har lågt tryck.
2. Förhöjda temperaturer: i gaser anses förhöjda temperaturer vara de som överstiger förångningstemperaturen. Så även vid rumstemperatur räcker det för att ge riktiga gaser den kinetiska energi som gör att de fungerar som idealgaser.

Verklig gasekvation

Idealgasen följer vanligtvis ekvationen PV = nRT, där P är trycket i atmosfärer, V är volymen i liter, n är antalet mol, R är idealgaskonstanten uttryckt i SI-enheter som 0,082 L. atm/mol K, och T är temperaturen mätt i grader Kelvin.

För verkliga gaser måste två förändringar införas genom att addera en konstant för tryck och subtrahera en annan konstant för volym. Den nya ekvationen är som:

(P + an2 ⁾ (V-nb) = nRT

Där ”a” är attraktionskonstanten mellan molekylerna i en given gas, och ”b” är volymen av dessa molekyler inuti behållaren. Det bör också noteras från ovanstående ekvation att ytterligare ”n” (mol) ges, eftersom ”a” och ”b” är värden för en enda mol av den gasen. 

Det är därför du måste multiplicera värdet på konstanterna med det totala antalet mol för att få rätt värde. Värdena på konstanterna är också olika för varje gas, eftersom var och en av dem har olika egenskaper.

Den verkliga gasekvationen kallas Van der Waals ekvation. Det viktiga här är att du också behöver känna till värdena för konstanterna ”a” och ”b”, som lyckligtvis är lättillgängliga och sökbara.

Källor

Helmenstine, A. (2021). Real Gas vs Ideal Gas. Hämtad 14 februari 2022 från https://sciencenotes.org/real-gas-vs-ideal-gas/

Riktig gas. (2013). Hämtad 30 maj 2021 från https://cutt.ly/onsPSqr