Samenvatting fysische chemie

Les 1 Gaswetten
• De ideale gaswet toepassen;
PV = nRT
Avogadro: twee verschillende gassen met dezelfde P,T en V bevatten een gelijk aantal
moleculen.
P = druk in Pa (N/m²) 1 Pa = 1 Nm-2
V = volume in m³ 1 bar = 105 Pa
n = aantal mol 1 atm = 1,01325 x 105 Pa
R = gasconstante  8,315 J/mol/K
T = temperatuur in K  van °C naar K is +273
2x zoveel deeltjes neemt de druk dus toe
Als de massa (aantal mol) en temperatuur niet veranderen geldt de volgende wet: PV = C
P = druk
V = volume
C = constant
Als V 2x zo groot wordt, wordt P 2x zo klein
De grafiek hiervan is isotherm wat betekent dat de temperatuur constant is. Een voorbeeld
van een isotherme proces is het bereiken van de kookpunt van het koken van aardappelen,
de temperatuur blijft gelijk tijdens het kookpunt ( er wordt dus energie toegevoerd) maar er
vindt wel een verandering plaats.

Als de massa en druk niet veranderen geldt de volgende wet: V = C T

V = volume
C= constant
T= temperatuur
Als T 2x zo groot wordt, wordt V ook 2x zo groot
De grafiek hiervan is isobar wat inhoudt dat de druk constant is. Hierbij wordt de
temperatuur gegeven in K omdat je daarmee het absolute nulpunt kunt bepalen.


isobaren (lijnen bij één P)




1

,Voorbeeld 1
Als we een gas van 25 C in een volume willen verdubbelen door het verhogen van de
temperatuur, hoe hoog dient in dat geval de temperatuur te worden?
V = CT Veind = 2Vbegin
T = 25C = 298K Veind = 2C298 C valt weg want is constant
Vbegin = C298 T = 596K = 323C

• Partiele druk en Wet van Dalton
Afzonderlijke druk van elke component wordt de partiele druk genoemd. In het algemeen de
partiele druk van component i in een gasmengsel is gelijk aan het product van zijn molfractie
en de totaaldruk van het mengsel. Bij partiele druk is het eigenlijk deel/totaal.
ni
P i = Xi  P Xi=
n tot
Voorbeeld 2
Een mengsel van 1,6 mol N2 en 0,4 mol O2 in 0,5 m3 bij 298 K . Bereken de molfractie van
beide en de totaal molfractie.
1,6
XN = =0,8
2
1,6+ 0,4
0,4
XO = =0,2
2
1,6 +0,4
pi
Partiele druk: pi= X i . ptot omgeschreven: X i =
ptot
Wet van Dalton voor een ideaal gasmengsel geldt: Ptot =p1 + p2 + ….
1,6 mol N2 en 0,4 mol O2 in 0,5 m3 bij 298 K geeft een ptot van:
0 , 4 . 8 ,3 . 2 9 8
PO2 = = 1 9 7 8 ,7 2 P a
0 ,5
P N 2 = 4 .P O 2 = 7 9 1 4 , 8 8 P a
ptot = 1979 + 7915 = 9894 Pa




2

, • Het condensatiegedrag van gassen beschrijven, inclusief het voorkomen superkritische
toestand;
ABCD is de isoterm van T1. Van A  B
neemt het volume af maar de druk toe.
B  C neemt volume af maar druk blijft
gelijk. Wel is er intussen condensatie
opgetreden, zodat p1 de verzadigingsdruk
bij T1 voorstelt. Bij C is alle damp vloeistof
geworden. Om D te bereiken moet het
volume van de vloeistof verkleind worden
daartoe moet de druk zeer groot gemaakt
worden.
Om damp van B  F over te brengen
moet bij constant volume de
temperatuur opgevoerd worden.
K is het kritische punt.
Coëxistentie: druk constant bij volume verkleining. Je kan je volume verkleinen zoveel je wilt
maar er zal een maximale druk zijn omdat het gas condenseert. (horizontaal stuk isotherm).
Hogere T  korter horizontaal stuk. (BC is langer dan GH)
Bij voldoende hoge T is dit horizontale stuk geheel uit de isotherm verdwenen. Bij
samenpersing wordt nu dus geen toestand meer bereikt waarbij de damp gedeeltelijk
gecondenseerd is. T waarbij dit voor het eerst optreedt wordt de kritische temperatuur
genoemd Tk. Dit is dus de hoogste temperatuur waarbij de stof in de vloeibare toestand kan
voorkomen. Boven de kritische temperatuur Tk vindt er geen condensatie meer plaats
Kritisch punt kan gegeven worden door Tk, Pk en Vk  dit is voor elke gas anders
Er is een superkritische vloeistof als P>Pk en T>Tk
Vloeistof moeilijk samen te drukken  steil deel isotherm.

Voor de ideale gaswet (= de eenvoudigste toestandsvergelijking voor gassen) worden er
aannames gedaan, namelijk :
- Moleculen zijn puntmassa’s
- Moleculen hebben geen interacties met elkaar
Deze aannames gelden alleen bij: - lage drukken
- Kleine apolaire moleculen
- Alleen voor gassen

• De Van der Waals toestandsvergelijking uitleggen en toepassen;

n2 a
PV = nRT 
( )
P+ 2 ( V −nb ) =nRT
V

Hierbij worden de aannames die gedaan zijn voor de ideale gaswet verworpen. De a staat
voor de interactie die er plaats vindt tussen de moleculen omdat die er toch wel is. En de b
is de diameter van de moleculen want moleculen zijn geen punten en nemen wel degelijk
ruimte in. Daarom wordt dit van het volume afgetrokken.
A en b zijn afhankelijk van de stof en worden verkregen door tabellen of uit isothermen.

a
( ) P+
V2
( V −b )=RT

3