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Dans tout mélange de gaz, chaque gaz composant exerce une pression partielle qui contribue à la pression totale. Aux températures et pressions ordinaires, vous pouvez appliquer la loi du gaz idéal pour calculer la pression partielle de chaque gaz.
Qu’est-ce que la pression partielle ?
Commençons par revoir le concept de pression partielle. Dans un mélange de gaz, la pression partielle de chaque gaz est la pression que le gaz exercerait s’il était le seul à occuper ce volume d’espace. Si vous additionnez la pression partielle de chaque gaz dans un mélange, la valeur sera la pression totale du gaz. La loi utilisée pour trouver la pression partielle suppose que la température du système est constante et que le gaz se comporte comme un gaz idéal, suivant la loi du gaz idéal :
PV = nRT
où P est la pression, V est le volume, n est le nombre de moles, R est la constante de gaz et T est la température.
La pression totale est alors la somme de toutes les pressions partielles des gaz composants. Pour n composants d’un gaz :
Ptotal = P1 + P2 + P3 +… Pn
Ainsi rédigée, cette variante de la loi sur le gaz idéal est appelée « loi des pressions partielles » de Dalton. En changeant les termes, la loi peut être réécrite pour mettre en relation les moles de gaz et la pression totale avec la pression partielle :
Px = Ptotal (n / ntotal)
Question sur la pression partielle
Un ballon contient 0,1 moles d’oxygène et 0,4 moles d’azote. Si le ballon est à une température et une pression standard, quelle est la pression partielle de l’azote ?
Solution
Une pression partielle est trouvée par la loi de Dalton :
Px = PTotal ( nx / nTotal )
oùPx = pression partielle du gaz xPTotal = pression totale de tous les gaznx = nombre de moles de gaz xnTotal = nombre de moles de tous les gaz
Étape 1
Trouver PTotal
Bien que le problème n’indique pas explicitement la pression, il vous indique que le ballon est à une température et une pression standard. La pression standard est de 1 atm.
Étape 2
Additionnez le nombre de moles des gaz composants pour obtenir nTotal
nTotal = oxygène + azotenTotal = 0,1 mol + 0,4 molnTotal = 0,5 mol
Étape 3
Vous disposez maintenant de toutes les informations nécessaires pour intégrer les valeurs dans l’équation et résoudre le problème de l’azote
Azote = PTotal ( nnitrogène / nTotal )Azote = 1 atm ( 0,4 mol / 0,5 mol )Azote = 0,8 atm
Réponse
La pression partielle de l’azote est de 0,8 atm.
Conseil utile pour effectuer le calcul de la pression partielle
- Veillez à signaler vos unités correctement ! En général, lorsque vous utilisez une forme quelconque de la loi idéale des gaz, vous aurez affaire à la masse en moles, à la température en Kelvin, au volume en litres et à la pression en atmosphères. Si vous avez des températures en Celsius ou Fahrenheit, convertissez-les en Kelvin avant de continuer.
- N’oubliez pas que les gaz réels ne sont pas des gaz idéaux, donc même si le calcul comporte très peu d’erreurs dans des conditions ordinaires, il ne sera pas exactement la vraie valeur. Dans la plupart des cas, l’erreur est négligeable. L’erreur augmente à mesure que la pression et la température d’un gaz augmentent, car les particules interagissent plus souvent entre elles.
