Puhtaat alkuainekaasut esiintyvät aina kaksiatomisina molekyyleinä, poikkeuksena jalokaasut.

Kaasuihin liittyvät muuttujat ovat paine, lämpötila, tilavuus ja ainemäärä. Nämä suureet yhdistää toisiinsa kaasujen yleinen tilanyhtälö

[[$pV=nRT{,}\ missä\ $]]

[[$T\ on\ lämpötila\ kelvineinä\ \left(0°C=273{,}15K\right)$]]

[[$V\ on\ kaasun\ tilavuus\ ja\ p\ kaasun\ paine$]]
[[$R\ on\ moolinen\ kaasuvakio\ eli\ R=0{,}0831446\ \frac{bar\cdot dm^3}{mol\cdot K}=8{,}31446\ \frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}$]]

Kaasujen tilanyhtälöstä voidaan ratkaista mikä tahansa muuttuja, paine, tilavuus, ainemäärä tai lämpötila, kun muut ovat tiedossa.

[[$pV=nRT\ \ \ \ \Rightarrow\ esim\ ratkaistaan\ ainemäärä:\ n=\frac{pV}{RT}$]]



Avogadron laki: kaikki kaasut sisältävät yhtäsuurissa tilavuuksissa ja samoissa olosuhteissa (paine ja lampötila) yhtä monta molekyyliä eli saman ainemäärän kaasua.

Kaasun NTP-olosuhteilla tarkoitetaan ideaalikaasua, jonka paine ja lämpötila ovat vakioita eli p = 1,013 bar ja lämpötila 20 °C.

• [[$NTP:ssä\ yhden\ kaasumoolin\ tilavuus\ eli\ kaasun\ moolitilavuus\ V_m=22{,}055\ \frac{dm^3}{mol}$]]
• [[$nyt\ kaasun\ ainemäärä\ n=\frac{V}{V_m}$]]

Laboratoriokaasuja myydään pulloissa, joiden tilavuus on 43,8 litraa. Kuinka monta kilogrammaa argonkaasua on pullossa, jonka paine on 1,7 MPa ja lämpötila 20°C?


lasketaan argonkaasun ainemäärä kaasujen tilanyhtälön avulla
[[$T=\left(20+273{,}15\right)K=293{,}15K$]]

[[$p=1{,}7\ MPa=1{,}7\cdot10^6\ Pa\ \ ja\ V=43{,}8\ dm^3=0{,}0438\ m^3$]]
[[$pV=nRT\ \ \ \Rightarrow\ \ n=\frac{pV}{RT}=\frac{1{,}7\cdot10^6\ Pa\cdot0{,}0438\ m^3}{8{,}31446\ \frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}\cdot293{,}15\ K}=30{,}549\ mol$]]

30,54914677

[[$m\left(Ar\right)=n\left(Ar\right)\cdot M\left(Ar\right)=30{,}549\ mol\cdot39{,}95\ \frac{g}{mol}=1220\ g\ \approx1{,}22\ kg$]]

 

Kotitehtävät: 60 ja 61