Gaz Karışımları ve Kısmi Basınçlar — AYT soruları

Kısaca — Sabit hacim ve sıcaklıkta gazların çeperlere uyguladığı kısmi basınçlar bağımsız olarak toplanacağından son karışımın toplam basıncı $2{,}0\ \mathrm{atm}$ olur.

Dalton Kısmi Basınçlar Yasası’na göre birbiriyle tepkime vermeyen gaz karışımlarında toplam basınç, karışımı oluşturan gazların tek başlarına yaptıkları kısmi basınçların toplamına eşittir ($P_{\text{toplam}} = P_{\mathrm{He}} + P_{\mathrm{Ne}}$). Sabit hacimli kaba aynı sıcaklıkta eklenen Ne gazı, He gazının hacmini veya sıcaklığını değiştirmediği için He’nin $1{,}2\ \mathrm{atm}$’lik kısmi basıncı değişmez. Kaba tek başına $0{,}8\ \mathrm{atm}$ basınç yapan Ne eklendiğinde toplam basınç $P_{\text{toplam}} = 1{,}2 + 0{,}8 = 2{,}0\ \mathrm{atm}$ değerine ulaşır.

Kısaca — Su üzerinde toplanan gaz karışımının toplam basıncından suyun buhar basıncı çıkarıldığında $\mathrm{O_2}$ gazının kısmi basıncı 736 mmHg olarak bulunur.

Sıvısıyla dengede olan su buharının $25\ ^\circ\mathrm{C}$’deki kısmi basıncı yalnızca sıcaklığa bağlı olup bu sıcaklıkta 24 mmHg değerindedir. Dalton Kısmi Basınçlar Yasası uyarınca kaptaki toplam basınç kuru $\mathrm{O_2}$ gazının kısmi basıncı ile su buharının basıncının toplamına eşittir ($P_{\text{toplam}} = P_{\mathrm{O_2}} + P_{\mathrm{H_2O}}$). Değerleri yerine yazdığımızda $760 = P_{\mathrm{O_2}} + 24$ bağıntısından $P_{\mathrm{O_2}} = 760 - 24 = 736\ \mathrm{mmHg}$ elde edilir. Buhar basıncını toplam basınçtan çıkarmayı ihmal edip doğrudan toplam basıncı gaz basıncı sanmak öğrencileri yanıltan temel noktadır.

Kısaca — Başlangıçtaki 7 mol gaz 700 kPa basınç yaparken, tam verimli tepkime ve suyun uzaklaştırılması ardından kapta yalnız 1 mol $\mathrm{O_2}$ gazı kaldığı için son basınç 100 kPa olur.

Başlangıçta kapta $4 + 3 = 7\ \mathrm{mol}$ gaz bulunmakta ve 700 kPa basınç uygulamaktadır; bu da sabit hacim ve sıcaklıkta her 1 mol gazın 100 kPa basınç yaptığı anlamına gelir. $2\mathrm{H_2(g)} + \mathrm{O_2(g)} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$ tepkimesinde 4 mol $\mathrm{H_2}$, 2 mol $\mathrm{O_2}$ ile tam verimle birleşerek tükenir ve geriye $3 - 2 = 1\ \mathrm{mol}$ $\mathrm{O_2}$ gazı artar. Oluşan su gaz fazından tamamen uzaklaştırıldığından son durumda kapta basınç yapabilen tek gaz artan 1 mol $\mathrm{O_2}$’dir. Dolayısıyla son gaz basıncı $P_{\text{son}} = 1 \cdot 100 = 100\ \mathrm{kPa}$ olarak bulunur.