Pression partielle: Gaz, Solutions

Table des mateères

En altitude, la pression partielle de l'oxygène diminue, ce qui rend plus difficile l'arrivée de l'oxygène dans le sang. Ton corps réagit donc à la faible quantité d'oxygène disponible en augmentant ton rythme respiratoire et le volume de chaque inspiration.

Sans plus attendre, plongeons dans le monde de la pression partielle !

Tout d'abord, nous allons définir la pression partielle.
Ensuite, nous examinerons certaines propriétés liées à la pression partielle.
Nous nous pencherons également sur la loi de Dalton relative à la pression partielle et sur la loi de Henry.
Ensuite, nous résoudrons quelques problèmes impliquant la pression partielle.
Enfin, nous parlerons de l'importance de la pression partielle et donnerons quelques exemples.

Définition de la pression partielle des gaz

Avant de plonger dans la pression partielle, parlons un peu de la pression et de sa signification. Parlons un peu de la pression et de sa signification.

Lapression est définie comme la force exercée par unité de surface. La pression dépend de l'ampleur de la force appliquée et de la surface sur laquelle la force est appliquée. Cette pression est produite par des collisions sur les parois du récipient dues à l'énergie cinétique.

Plus la force exercée est importante, plus la pression est élevée et plus la surface est petite.

La formule générale de la pression est la suivante :

$P = \frac{Force (N)}{Area (m^{2})}$

Jetons un coup d'œil à l'exemple suivant !

Qu'arriverait-il à la pression si la même quantité de molécules de gaz était transférée d'un contenant de 10,5 L à un contenant de 5,0 L ?

Nous savons que la formule de la pression est la force divisée par la surface. Donc, si nous diminuons la surface du récipient, la pression à l'intérieur du récipient augmentera.

Tu pourrais aussi appliquer ta compréhension de la loi de Boyle et dire que puisque la pression et le volume sont inversement proportionnels l'un à l'autre, la diminution du volume augmenterait la pression !

La pression d'un gaz peut également être calculée en utilisant la loi des gaz idéaux (en supposant que les gaz se comportent idéalement). La loi des gaz idéaux établit une relation entre latempérature, le volume et le nombre de moles de gaz. Un gaz est considéré comme un gaz idéal s'il se comporte conformément à la théorie cinétique des molécules.

La loi des gaz idéaux décrit les propriétés des gaz en analysant la pression, le volume, la température et les moles de gaz .

Si tu as besoin de te rafraîchir la mémoire sur la théorie cinétique des molécules, tu peux lire la théorie cinétique des molécules !

La formule de la loi des gaz idéaux est la suivante :

$PV = nRT$

Où,

P = pression en Pa
V = volume du gaz en litres
n = quantité de gaz en moles
R = constante universelle des gaz = 0 ,082057 L-atm / (mol-K)
T = température du gaz en Kelvin (K)

Regarde cet exemple sur la façon d'appliquer la loi des gaz idéaux pour calculer la pression !

Tu as un récipient de 3 L contenant 132 g deC3H8à une température de 310 K. Trouve la pression dans le récipient.

Tout d'abord, nous devons calculer le nombre de moles de _C3H8.

$132 g C_{3} H_{8} \times \frac{1 mol C_{3} H_{8}}{44.1 g C_{3} H_{8}} = 2.99 mol C_{3} H_{8}$

Nous pouvons ensuite utiliser la formule de la loi des gaz idéaux pour trouver la pression du _C3H8.

$P = \frac{nRT}{V} P = \frac{2.99 mol C 3 H 8 \times 0.082057 \times 310 K}{3.00 L} = 25.4 atm$

As-tu déjà réfléchi au fonctionnement des autocuiseurs et à la raison pour laquelle ils cuisent tes aliments plus rapidement que les méthodes conventionnelles ? Par rapport à la cuisson traditionnelle, les autocuiseurs empêchent la chaleur de s'échapper sous forme de vapeur. Les autocuiseurs peuvent piéger la chaleur et la vapeur à l'intérieur du récipient, ce qui augmente la pression à l'intérieur de l'autocuiseur. Cette augmentation de la pression fait monter la température, ce qui fait que tes aliments cuisent plus vite ! Plutôt cool, non ?

Maintenant que tu connais mieux la pression, examinons les pressions partielles!

Lapression partielle est définie comme la pression qu'un gaz individuel exerce dans un mélange. La pression totale d'un gaz est la somme de toutes les pressions partielles dans le mélange.

La pressionpartielle est la pression exercée par un gaz individuel dans un mélange de gaz.

Prenons un exemple !

Un mélange de gaz contenant de l'azote et de l'oxygène a une pression totale de 900 torr. Un tiers de la pression totale provient des molécules d'oxygène. Trouve la pression partielle à laquelle contribue l'azote.

Si l'oxygène est responsable d'un tiers de la pression totale, cela signifie que l'azote contribue aux deux tiers restants de la pression totale. Tu dois d'abord trouver la pression partielle de l'oxygène. Ensuite, tu soustrais la pression partielle de l'oxygène de la pression totale pour trouver la pression partielle de l'azote.

$Partial Presurre of Oxygen = \frac{1}{3} \times 900 torr = 300 torr 900 torr = 300 torr + Partial pressure of Nitrogen Partial pressure of nitrogen = 900 torr - 300 torr = 600 torr$

Propriétés de la pression partielle

La pression partielle des gaz est également affectée par la température, le volume et le nombre de moles de gaz dans un récipient.

La pression est directement proportionnelle à la température. Par conséquent, si tu augmentes l'une d'entre elles, l'autre variable augmentera également (loi de Charles).
La pression est inversement proportionnelle au volume. L'augmentation de l'une des variables entraînera la diminution de l'autre (loi de Boyle).
La pression est directement proportionnelle au nombre de moles de gaz à l'intérieur d'un récipient (loi d'Avogadro).

Si tu veux en savoir plus sur les lois des gaz et leurs applications, consulte la"Loi des gaz idéaux".

Loi de Dalton sur la pression partielle

Laloi de Dalton sur les pressions parti elles montre la relation entre les pressions partielles dans un mélange. Pouvoir déterminer la pression partielle des gaz est très utile dans l'analyse des mélanges.

Laloi de Dalton sur la pression partielle stipule que la somme des pressions partielles de chaque gaz présent dans un mélange est égale à la pression totale du mélange de gaz.

L'équation de la loi de Dalton sur les pressions partielles est simple. La pression totale d'un mélange est égale à la pression partielle du gaz A, du gaz B, et ainsi de suite.

$P_{total = P_{A} + P_{B + . . .}}$

Pressions partielles Loi de Dalton sur les pressions partielles Définition StudySmarter Fig.1-Mélange de gaz et pressions partielles

Trouve la pression totale d'un mélange contenant de l'azote avec une pression partielle de 1,250 atm et de l'hélium avec une pression partielle de 0,760 atm.

$P_{total = P_{A} + P_{B + . . .}} P_{total = 1.250 atm + 0.760 atm = 2.01 atm}$

La pression partielle des gaz peut également être calculée à l'aide d'une équation qui relie la pression partielle à la pression totale et au nombre de moles.

$Partial Pressure of a gas = \frac{n_{gas}}{n_{total}} \times P_{total}$

Où ,

_Ptotal est la pression totale d'un mélange
_ngasest le nombre de moles du gaz individuel
_ntotal est le nombre total de moles de tous les gaz dans le mélange.
$\frac{n_{gas}}{n_{total}}$ est également connu sous le nom de fraction molaire.

Voyons maintenant quelques exemples pour te faciliter la tâche !

Tu as un mélange de gaz exerçant une pression totale de 1,105 atm. Le mélange contient 0,3 moles de_H2, 0,2 moles de O2_et 0,7 moles de_CO2. Quelle est la pression exercée par le_CO2?

Utilise l'équation ci-dessus pour calculer la pression partielle du_CO2.

$P_{{CO}_{2}} = \frac{n_{gas}}{n_{total}} \times P_{total} P_{{CO}_{2}} = \frac{0.7 mol {CO}_{2}}{0.7 + 0.3 + 0.2 mol total} \times 1.105 atm = 0.645 atm$

Loi de Henry

La loi de Henry est une autre loi liée à la pression partielle. La loi de Henry propose que lorsqu'un gaz est en contact avec un liquide, il se dissout proportionnellement à sa pression partielle, en supposant qu'aucune réaction chimique ne se produise entre le soluté et le solvant.

Laloi de Henry stipule que la quantité de gaz dissous dans une solution est directement proportionnelle à la pression partielle du gaz. En d'autres termes, la solubilité du gaz augmentera avec l'augmentation de la pression partielle d'un gaz.

La formule de la loi de Henry est la suivante :

$C = k P$

Où ,

C = concentration du gaz dissous
K = constante de Henry qui dépend du solvant gazeux.
P = pression partielle du soluté gazeux au-dessus de la solution.

Alors, peux-tu appliquer la loi de Henry à toutes les équations impliquant un être gazeux et une solution ? Non! La loi de Henry s'applique surtout aux solutions diluées de gaz qui ne réagissent pas avec le solvant ou qui ne se dissocient pas dans le solvant. Par exemple, tu pourrais appliquer la loi de Henry à une équation entre de l'oxygène gazeux et de l'eau parce qu'aucune réaction chimique ne se produirait, mais pas à une équation entre du HCl et de l'eau parce que le chlorure d'hydrogène se dissocie en ^H+ et en ^Cl-.

$HCl (g) \overset{H_{2} O}{\to} H_{(aq)}^{+} + {Cl}_{(aq)}^{-}$

Importance de la pression partielle

Les pressions partielles jouent un rôle important dans différents domaines de la vie. Par exemple, les plongeurs sous-marins connaissent généralement très bien la pression partielle parce que leur bouteille contient un mélange de gaz. Lorsque les plongeurs décident de plonger dans des eaux profondes où la pression est élevée, ils doivent savoir comment les pressions partielles changeantes peuvent affecter leur corps. Par exemple, si les niveaux d'oxygène sont élevés, une toxicité de l'oxygène peut se produire. De même, s'il y a trop d'azote et qu'il pénètre dans la circulation sanguine, il peut provoquer une narcose à l'azote, caractérisée par une diminution de la conscience et une perte de connaissance. Alors, la prochaine fois que tu feras de la plongée sous-marine, n'oublie pas l'importance de la pression partielle !

La pression partielle affecte également la croissance des organismes eucaryotes comme les champignons ! Une étude très intéressante a montré que lorsque des champignons étaient exposés à la pression partielle élevée de l'oxygène pur (10 atm), ils cessaient de croître. Mais lorsque cette pression était rapidement supprimée, ils reprenaient leur croissance comme si de rien n'était !

Exemples de pression partielle

C'est en forgeant qu'on devient forgeron. Résolvons donc d'autres problèmes concernant la pression partielle !

Supposons que tu aies de l'azote, de l'oxygène et de l'hydrogène dans un récipient hermétique. Si la pression partielle de l'azote est de 300 torr, la pression partielle de l'oxygène est de 200 torr et la pression partielle de l'hydrogène est de 150 torr, quelle est la pression totale ?

$P_{total} = P_{A} + P_{B + . . .} P_{total} = 300 + 200 + 150 = 650 torr$

Maintenant, examinons un dernier problème.

Deux moles d'hélium, sept moles de néon et une mole d'argon sont présentes dans un récipient dont la pression totale est de 500torr. Quelles sont les pressions partielles respectives de l'hélium, du néon et de l'argon ?

Laloi de Dalton sur les pressions partielles dit que la pression totale est égale à la somme des pressions partielles de chacun des gaz présents. Ainsi, chaque pression partielle individuelle est égale à la fraction molaire du gaz multipliée par la pression totale !

$Partial Pressure of a gas = \frac{n_{gas}}{n_{total}} \times P_{total} P_{helium} = \frac{2}{10} \times 500 torr = 100 torr P_{neon} = \frac{7}{10} \times 500 torr = 350 torr P_{Argon} = \frac{1}{10} \times 500 torr = 50 torr$

Après avoir lu cet article, j'espère que tu t'es familiarisé avec l'importance des pressions partielles et que tu sais comment appliquer ces connaissances à des situations impliquant des pressions partielles !

Pression partielle - Principaux points à retenir

Lapression partielle est la pression exercée par un gaz individuel dans un mélange de gaz .
Laloi de Dalton sur les pressions partielles stipule que la somme des pressions partielles de chaque gaz présent dans un mélange est égale à la pression totale du mélange de gaz.
Lapression est la force exercée par unité de surface.

Références

Moore, J. T., & Langley, R. (2021). McGraw Hill : AP Chemistry, 2022. New York : McGraw-Hill Education.
Post, R., Snyder, C., & Houk, C. C. (2020). Chemistry : Un guide d'auto-apprentissage. Hoboken, NJ : Jossey Bass.
Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & DeCoste, D. J. (2017). Chemistry. Boston, MA : Cengage.
Caldwell, J. (1965). Effets des pressions partielles élevées d'oxygène sur les champignons et les bactéries. Nature, 206(4981), 321-323. https://doi.org/10.1038/206321a0
Pression partielle - qu'est-ce que c'est ? (2017, 8 novembre). Équipement de plongée sous-marine. https://www.deepbluediving.org/partial-pressure-what-is-it/
https://sciencing.com/real-life-applications-gas-laws-5678833.html
https://news.ncsu.edu/2019/02/why-does-food-cook-faster-in-a-pressure-cooker/

Fiches dans Pression partielle 12

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Vrai ou faux : la pression est définie comme les forces exercées par unité de surface.

Vrai

Laquelle des définitions suivantes est celle de la pression partielle ?

La pression exercée par un gaz individuel au sein d'un mélange de gaz.

Que dit la loi de Dalton sur la relation entre les pressions partielles et la pression totale d'un mélange ?

La somme des pressions partielles de chaque gaz individuel est égale à la pression totale du mélange de gaz.

Vrai ou faux : Plus la force exercée est importante, plus la pression est élevée et plus la surface est grande.

Faux

Si tu réduis la surface d'un récipient, la pression à l'intérieur du récipient sera _______.

augmenter

Vrai ou faux : La loi des gaz idéaux décrit les propriétés des gaz en analysant la pression, le volume, la température et les moles de gaz.

Vrai

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Questions fréquemment posées en Pression partielle

Qu'est-ce que la pression partielle d'un gaz?

La pression partielle d'un gaz est la pression qu'un gaz exercerait s'il occupait seul tout le volume disponible.

Comment calculer la pression partielle d'un gaz?

Pour calculer la pression partielle, utilisez la loi de Dalton : P_total = P1 + P2 + ... + Pn. Chaque P est la pression partielle d'un gaz.

Pourquoi la pression partielle est-elle importante?

La pression partielle est importante pour comprendre la contribution de chaque gaz dans un mélange gazeux aux propriétés globales comme la pression totale.

Qu'est-ce que la loi de Dalton?

La loi de Dalton stipule que la pression totale d'un mélange de gaz est la somme des pressions partielles de chaque gaz individuellement.

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