Hoe de dichtheid van een gas te berekenen

Dichtheid is massa per volume-eenheid. Het vinden van de dichtheid van een gas is hetzelfde als het vinden van de dichtheid van een vaste stof of vloeistof. Je moet de massa en het volume van het gas kennen. Het lastige deel met gassen is dat u vaak druk en temperaturen krijgt zonder volume te vermelden. Je moet het uit de andere informatie achterhalen.

Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe de dichtheid van een gas kan worden berekend wanneer het type gas, de druk en de temperatuur wordt gegeven.

Vraag: Wat is de dichtheid van zuurstofgas bij 5 atm en 27 ° C?

Laten we eerst opschrijven wat we weten:

Gas is zuurstofgas of O₂.
Druk is 5 atm
Temperatuur is 27 ° C

Laten we beginnen met de Ideal Gas Law-formule.

PV = nRT

waar
P = druk
V = volume
n = aantal mol gas
R = gasconstante (0,0821 L · atm / mol · K)
T = absolute temperatuur

Als we de vergelijking voor volume oplossen, krijgen we:

V = (nRT) / P

We weten nu alles wat we nodig hebben om het volume te vinden, behalve het aantal mol gas. Onthoud de relatie tussen het aantal mol en massa om dit te vinden.

n = m / MM

waar
n = aantal mol gas
m = massa van gas
MM = moleculaire massa van het gas

Dit is nuttig omdat we de massa moesten vinden en we de moleculaire massa van zuurstofgas kennen. Als we in de eerste vergelijking n vervangen, krijgen we:

V = (mRT) / (MMP)

Deel beide zijden door m:

V / m = (RT) / (MMP)

Maar de dichtheid is m / V, dus draai de vergelijking om voor:

m / V = ​​(MMP) / (RT) = dichtheid van het gas.

Nu moeten we de waarden invoeren die we kennen.

MM zuurstofgas of O₂ is 16 + 16 = 32 gram / mol
P = 5 atm
T = 27 ° C, maar we hebben absolute temperatuur nodig.
T_K = T_C + 273
T = 27 + 273 = 300 K

m / V = ​​(32 g / mol · 5 atm) / (0,0821 L · atm / mol · K · 300 K)
m / V = ​​160 / 24,63 g / L
m / V = ​​6,5 g / L

Antwoord: De dichtheid van het zuurstofgas is 6,5 g / L.