Khí thực trong hóa học là gì?

Khí thực là khí đi chệch khỏi hành vi của cái gọi là định luật khí lý tưởng. Khí lý tưởng là khí lý thuyết, hành vi của nó tuân theo một định luật nhất định.

Định luật khí lý tưởng

Định luật chi phối hành vi của khí lý tưởng là:

PV = nRT

Ở đâu:

P = áp suất

V = thể tích

n = số mol khí

R = hằng số khí

T = nhiệt độ tuyệt đối

Định luật khí lý tưởng hoạt động cho tất cả các loại khí lý tưởng bất kể bản sắc hóa học của chúng. Nhưng phương trình này, là một phương trình trạng thái, chỉ áp dụng một số điều kiện nhất định. Nó giả định rằng các hạt tham gia như những va chạm đàn hồi hoàn hảo, không có khối lượng và không tương tác với nhau trừ khi chúng va chạm. Nói cách khác, chất khí vận hành theo thuyết động học phân tử chất khí.

Điểm tương đồng giữa khí thực và khí lý tưởng

• Cả khí thực và lý tưởng đều có khối lượng.
• Khí nhẹ hơn nhiều so với chất lỏng hoặc chất rắn. Các phân tử khí, cả thực và lý tưởng, ở rất xa nhau.
• Vì chúng rất thưa thớt nên kích thước và thể tích của các hạt khí rất nhỏ so với khoảng cách giữa các hạt.
• Các phân tử của cả hai chất khí đều có động năng. Các hạt khí di chuyển ngẫu nhiên, nhưng thực tế là theo đường thẳng giữa các va chạm.

Hành vi của khí thực

Khí thực là khí do tương tác giữa các phân tử nên không hoạt động như khí lý tưởng. Định luật khí lý tưởng dựa trên các giả định rằng khí được tạo thành từ các khối điểm trải qua va chạm. Theo cách này, các khí thực tế đi chệch khỏi các giả định đó ở nhiệt độ thấp hoặc áp suất cao.

1. Khi áp suất tăng, thể tích của khí tiến về 0, nghĩa là nó giảm. Nó không đạt đến số không, bởi vì vẫn còn các phân tử chiếm một không gian nhất định.

• Các lực liên phân tử tồn tại giữa các chất khí càng lớn khi nhiệt độ hạ thấp, vì chuyển động phân tử trong khía cạnh này chậm lại cho đến khi nó dừng lại.

Do đó, nếu chúng ta sửa đổi các điều kiện này, khí thực có thể hoạt động giống như khí lý tưởng, theo hai điều kiện:

1. Áp suất thấp: Nhiều khí ở áp suất thấp.
2. Nhiệt độ tăng cao: trong khí, nhiệt độ tăng cao được coi là nhiệt độ vượt quá nhiệt độ hóa hơi. Vì vậy, ngay cả ở nhiệt độ phòng, nó cũng đủ để cung cấp cho khí thực động năng khiến chúng hoạt động giống như khí lý tưởng.

Phương Trình Khí Thực

Khí lý tưởng thường tuân theo phương trình PV = nRT, trong đó P là áp suất tính bằng atm, V là thể tích tính bằng lít, n là số mol, R là hằng số khí lý tưởng được biểu thị bằng đơn vị SI là 0,082 L. atm/mol K, và T là nhiệt độ đo bằng độ Kelvin.

Đối với khí thực, hai thay đổi phải được đưa ra bằng cách thêm một hằng số cho áp suất và trừ đi một hằng số khác cho thể tích. Phương trình mới là:

(P + an ² )(V-nb) = nRT

Trong đó “a” là hằng số hấp dẫn giữa các phân tử của một chất khí nhất định và “b” là thể tích của các phân tử đó bên trong bình chứa. Cũng cần lưu ý từ phương trình trên rằng “n” (mol) bổ sung được đưa ra, vì “a” và “b” là các giá trị cho một mol của khí đó. 

Đó là lý do tại sao bạn phải nhân giá trị của các hằng số với tổng số mol để thu được giá trị chính xác. Ngoài ra, các giá trị của hằng số là khác nhau đối với từng loại khí, vì mỗi loại có các tính chất khác nhau.

Phương trình khí thực được gọi là phương trình Van der Waals. Điều quan trọng ở đây là bạn cũng cần biết giá trị của các hằng số “a” và “b”, may mắn thay, chúng luôn có sẵn và có thể tìm kiếm được.

nguồn

Helmenstine, A. (2021). Khí thực so với Khí lý tưởng. Truy cập ngày 14 tháng 2 năm 2022, từ https://sciencenotes.org/real-gas-vs-ideal-gas/

Thực Khí. (2013). Truy cập ngày 30 tháng 5 năm 2021, từ https://cutt.ly/onsPSqr