Κεφάλαιο 8.1 – Διαμοριακές δυνάμεις – Μεταβολές φυσικών καταστάσεων – Νόμος μερικών πιέσεων (σελ. 337-340) – Απαντήσεις – Λύσεις

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 1 (σελ. 338)

Τι είναι διαμοριακές δυνάμεις;

Απάντηση: Διαμοριακές δυνάμεις ονομάζονται οι ελκτικές δυνάμεις που συγκρατούν τα μόρια (ή τα άτομα, στην περίπτωση ευγενών αερίων) μεταξύ τους, και είναι πολύ ασθενέστερες από τους χημικούς (ενδομοριακούς) δεσμούς.

Άσκηση 2 (σελ. 338)

Πόσα είδη διαμοριακών δυνάμεων γνωρίζετε;

Απάντηση: Τρία: δυνάμεις διπόλου-διπόλου, δυνάμεις London (ή διασποράς) και δεσμός υδρογόνου.

Άσκηση 3 (σελ. 338)

Ποιο είναι το χαρακτηριστικό μέγεθος ενός διπόλου;

Απάντηση: Η διπολική ροπή, μ, μετρημένη σε Debye (D). Όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο πιο πολικό είναι το μόριο και τόσο ισχυρότερες οι δυνάμεις διπόλου-διπόλου.

Άσκηση 4 (σελ. 338)

Τι ονομάζονται δυνάμεις London ή διασποράς;

Απάντηση: Οι ασθενείς ελκτικές δυνάμεις που οφείλονται σε στιγμιαία δίπολα (λόγω μη συμμετρικής, στιγμιαίας κατανομής ηλεκτρονίων) τα οποία επάγουν αντίστοιχα δίπολα σε γειτονικά άτομα/μόρια. Υπάρχουν σε όλα τα άτομα και μόρια, πολικά και μη πολικά.

Άσκηση 5 (σελ. 338)

Τι γνωρίζετε για το δεσμό υδρογόνου;

Απάντηση: Είναι ασυνήθιστα ισχυρή δύναμη διπόλου-διπόλου, που εμφανίζεται όταν άτομο H είναι ενωμένο με μικρό, πολύ ηλεκτραρνητικό άτομο (F, O ή N) και έλκεται από το μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων ενός F, O ή N γειτονικού μορίου.

Άσκηση 6 (σελ. 338)

Τι είναι τάση ατμών;

Απάντηση: Η πίεση που ασκούν οι ατμοί ενός υγρού, σε ορισμένη θερμοκρασία, όταν βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία με το υγρό. Εξαρτάται μόνο από τη φύση του υγρού και τη θερμοκρασία.

Άσκηση 7 (σελ. 338)

Τι αναφέρει ο νόμος μερικών πιέσεων του Dalton;

Απάντηση: Η ολική πίεση ενός μίγματος αερίων, σε ορισμένη θερμοκρασία, ισούται με το άθροισμα των μερικών πιέσεων των συστατικών αερίων: \(P_{ολ}=p_A+p_B+\ldots\)

Άσκηση 8 (σελ. 338)

Τι ονομάζονται προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων;

Απάντηση: Ιδιότητες του διαλύματος ανεξάρτητες από τη φύση της διαλυμένης ουσίας, που εξαρτώνται μόνο από τον αριθμό των διαλυμένων σωματιδίων σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος (ή διαλύτη).

Άσκηση 9 (σελ. 338)

Έχουν προσθετικές ιδιότητες τα ηλεκτρολυτικά διαλύματα;

Απάντηση: Ναι, αλλά με κατάλληλη τροποποίηση, αφού κάθε μόριο ηλεκτρολύτη διίσταται σε περισσότερα από ένα σωματίδια (ιόντα) — ο αριθμός των διαλυμένων σωματιδίων είναι μεγαλύτερος απ' ό,τι σε ισομοριακό μη ηλεκτρολυτικό διάλυμα.

Άσκηση 10 (σελ. 338)

Ποιος είναι ο νόμος του Raoult;

Απάντηση: Σε αραιά μοριακά διαλύματα μη πτητικών ουσιών, η τάση ατμών του διαλύματος ισούται με την τάση ατμών του καθαρού διαλύτη επί το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη: \(P=P^{o}x_{\text{διαλύτη}}\).

Άσκηση 11 (σελ. 338)

Τι ονομάζεται ζεσεοσκοπική σταθερά και από τι εξαρτάται;

Απάντηση: Η σταθερά \(K_b\) στη σχέση \(\Delta T_b=K_b m\), αριθμητικά ίση με την αύξηση σ.β. όταν η molality είναι 1 m. Εξαρτάται μόνο από τη φύση (όχι την ποσότητα) του διαλύτη.

Άσκηση 12 (σελ. 338)

Τι ονομάζεται κρυοσκοπική σταθερά και από τι εξαρτάται;

Απάντηση: Η σταθερά \(K_f\) στη σχέση \(\Delta T_f=K_f m\), αριθμητικά ίση με την ταπείνωση σ.π. όταν η molality είναι 1 m. Εξαρτάται μόνο από τη φύση του διαλύτη.

Άσκηση 13 (σελ. 338)

Τι είναι ώσμωση;

Απάντηση: Η διάχυση περισσότερων μορίων διαλύτη, μέσω ημιπερατής μεμβράνης, από τον καθαρό διαλύτη προς το διάλυμα ή από το αραιότερο διάλυμα προς το πυκνότερο.

Άσκηση 14 (σελ. 338)

Τι ονομάζεται ωσμωτική πίεση διαλύματος και πώς υπολογίζεται;

Απάντηση: Η ελάχιστη πίεση που πρέπει να ασκηθεί εξωτερικά σε ένα διάλυμα (που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από τον καθαρό διαλύτη του) ώστε να εμποδιστεί η ώσμωση. Υπολογίζεται από \(\Pi=cRT\).

Άσκηση 15 (σελ. 338)

Τι είναι ισοτονικά διαλύματα;

Απάντηση: Δύο διαλύματα που έχουν την ίδια ωσμωτική πίεση στην ίδια θερμοκρασία.

Άσκηση 16 (σελ. 338)

Να συμπληρώσετε τα κενά στις ακόλουθες προτάσεις: α. Οι διαμοριακές δυνάμεις μπορούν να χωριστούν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: (i) Δυνάμεις διπόλου-διπόλου (ii) Δυνάμεις London και (iii) Δεσμός υδρογόνου. β. Ο Van der Waals το 1873 για να εξηγήσει τις αποκλίσεις των αερίων από την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων, ανέφερε την ύπαρξη ελκτικών (διαμοριακών) δυνάμεων. γ. Στα αέρια οι διαμοριακές δυνάμεις είναι ασθενέστερες (αμελητέες) σε σύγκριση με τα υγρά. δ. Μερική πίεση είναι η πίεση που ασκεί το αέριο αν έχει τον όλο όγκο του δοχείου.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Συμπλήρωση κενών με βάση τους ορισμούς της θεωρίας των διαμοριακών δυνάμεων και της μερικής πίεσης.

Απάντηση: α. διαμοριακές δυνάμεις, τρεις, διπόλου, London, υδρογόνου. β. ιδανικών, ελκτικών (διαμοριακών). γ. ασθενέστερες (αμελητέες). δ. πίεση, όλο τον όγκο.

Άσκηση 17 (σελ. 338)

Να κατατάξετε τα επόμενα σώματα με σειρά αυξανόμενου σημείου βρασμού και ερμηνεύσετε τη σειρά αυτή με βάση τις διαμοριακές δυνάμεις που αναπτύσσονται σε κάθε περίπτωση. α. Χλώριο Cl₂, β. Χλωριούχο νάτριο NaCl, γ. Υδροχλώριο HCl, δ. Υδροφθόριο HF.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το NaCl είναι ιοντική ένωση (ιοντικός δεσμός, πολύ ισχυρός). Το HF αναπτύσσει δεσμούς υδρογόνου. Το HCl είναι πολικό (δυνάμεις διπόλου-διπόλου). Το Cl₂ είναι μη πολικό (μόνο δυνάμεις London).

Λύση:

1. Ισχύς δεσμών/δυνάμεων: δυνάμεις London (Cl₂) < δυνάμεις διπόλου-διπόλου (HCl) < δεσμός υδρογόνου (HF) ≪ ιοντικός δεσμός (NaCl).
2. Άρα, σειρά αυξανόμενου σημείου βρασμού: HCl < Cl₂ < HF < NaCl (πραγματικές τιμές: -85 °C, -34 °C, 19,5 °C, 1465 °C).

Απάντηση: γ (HCl) < α (Cl₂) < δ (HF) < β (NaCl).

Άσκηση 18 (σελ. 339)

Να σημειώσετε με Σ τις σωστές από τις επόμενες προτάσεις και με Λ τις λανθασμένες. α. Το μόριο του H₂ επειδή είναι μικρότερο από το μόριο του HCl έχει μεγαλύτερη διπολική ροπή από αυτό. β. Το H₂S βράζει πιο εύκολα από το H₂O. γ. Το κανονικό εξάνιο έχει μεγαλύτερο σημείο βρασμού από το 2,3-διμεθυλοβουτάνιο. δ. Το HCl έχει μεγαλύτερη διπολική ροπή από το HBr γιατί το Cl είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το Br.

Σκέψη / Μεθοδολογία: α. Το H₂ είναι μη πολικό (μ=0), άρα δεν έχει μεγαλύτερη διπολική ροπή. β. Το H₂O σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου (ισχυρότερους από τις δυνάμεις διπόλου-διπόλου του H₂S), άρα βράζει δυσκολότερα· επομένως το H₂S βράζει πιο εύκολα (σωστό). γ. Το κανονικό (ευθύγραμμο) εξάνιο έχει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής (άρα ισχυρότερες δυνάμεις London) από το διακλαδισμένο 2,3-διμεθυλοβουτάνιο. δ. Το Cl είναι όντως πιο ηλεκτραρνητικό από το Br, άρα ο δεσμός H-Cl είναι πιο πολωμένος.

Απάντηση: α. Λ β. Σ γ. Σ δ. Σ

Άσκηση 19 (σελ. 339)

Να εξηγήσετε τις διαφορές στα σημεία βρασμού μεταξύ των δύο μελών κάθε ζεύγους: α΄ ζεύγος: CH₃-O-CH₃ (σ.β.=35 °C) - CH₃CH₂OH (σ.β.=79 °C). β΄ ζεύγος: HF (σ.β.=20 °C) - HCl (σ.β.=-85 °C). γ΄ ζεύγος: CCl₄ (σ.β.=76 °C) - LiCl (σ.β.=1360 °C). δ΄ ζεύγος: HCl (σ.β.=-85 °C) - LiCl (σ.β.=1360 °C).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Σε κάθε ζεύγος εντοπίζουμε ποιο είδος δεσμού/δύναμης αναπτύσσεται σε κάθε ουσία και συγκρίνουμε τις ισχύεις τους.

Λύση:

1. α΄ ζεύγος: ο διμεθυλαιθέρας αναπτύσσει μόνο δυνάμεις διπόλου-διπόλου, ενώ η αιθανόλη σχηματίζει επιπλέον δεσμούς υδρογόνου (λόγω -OH) — γι' αυτό έχει υψηλότερο σ.β.
2. β΄ ζεύγος: το HF σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου, ενώ το HCl (Cl λιγότερο ηλεκτραρνητικό/μεγαλύτερο από F) αναπτύσσει μόνο (ασθενέστερες) δυνάμεις διπόλου-διπόλου.
3. γ΄ και δ΄ ζεύγος: το LiCl είναι ιοντική ένωση (πολύ ισχυρός ιοντικός δεσμός), ενώ το CCl₄ και το HCl είναι μοριακές ενώσεις με πολύ ασθενέστερες διαμοριακές δυνάμεις (London στο CCl₄, διπόλου-διπόλου στο HCl).

Απάντηση: Σε κάθε ζεύγος το μέλος με τις ισχυρότερες διαμοριακές (ή τον ιοντικό) δεσμό έχει το υψηλότερο σ.β.: αιθανόλη > διμεθυλαιθέρας, HF > HCl, LiCl > CCl₄, LiCl > HCl.

Άσκηση 20 (σελ. 339)

Ποια είναι η σωστή σειρά για τα σημεία βρασμού των ουσιών H₂, HF, HCl; α. σ.β.(H₂)<σ.β.(HF)<σ.β.(HCl), β. σ.β.(H₂)<σ.β.(HCl)<σ.β.(HF), γ. σ.β.(HCl)<σ.β.(H₂)<σ.β.(HF), δ. σ.β.(HF)<σ.β.(H₂)<σ.β.(HCl)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το H₂ είναι μη πολικό (μόνο δυνάμεις London, πολύ ασθενείς λόγω μικρού μεγέθους). Το HCl είναι πολικό (δυνάμεις διπόλου-διπόλου). Το HF σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου (ισχυρότερους).

Λύση:

1. Σειρά ισχύος διαμοριακών δυνάμεων: H₂ < HCl < HF, άρα ίδια σειρά και για τα σημεία βρασμού.

Απάντηση: β

Άσκηση 21 (σελ. 339)

Να αντιστοιχίσετε το σημείο βρασμού κάθε αλκανίου της στήλης ΙΙ με το συντακτικό του τύπο στη στήλη Ι. Στήλη Ι (συντακτικός τύπος): CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃, C(CH₃)₄. Στήλη ΙΙ (σ.β./°C, δίνονται ανακατεμένα): 28, 36, 9,5.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Τα τρία αλκάνια είναι ισομερή του πεντανίου (Mr=72). Όσο πιο διακλαδισμένο είναι το μόριο, τόσο μικρότερη είναι η επιφάνεια επαφής μεταξύ γειτονικών μορίων, άρα ασθενέστερες οι δυνάμεις London και χαμηλότερο το σ.β.

Λύση:

1. Σειρά διακλάδωσης (αυξανόμενη): κανονικό πεντάνιο (χωρίς διακλάδωση) < 2-μεθυλοβουτάνιο (μία διακλάδωση) < 2,2-διμεθυλοπροπάνιο (νεοπεντάνιο, μέγιστη διακλάδωση).
2. Άρα σειρά σ.β. (φθίνουσα): κανονικό πεντάνιο (μέγιστη επιφάνεια, υψηλότερο σ.β.) > 2-μεθυλοβουτάνιο > νεοπεντάνιο (ελάχιστη επιφάνεια, χαμηλότερο σ.β.).

Απάντηση: CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ (κανονικό πεντάνιο) → 36 °C· CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃ (2-μεθυλοβουτάνιο) → 28 °C· C(CH₃)₄ (νεοπεντάνιο) → 9,5 °C.

Άσκηση 22 (σελ. 339)

Ποια είναι η σωστή σειρά για τα σημεία βρασμού NH₃, PH₃, AsH₃; α. σ.β.(NH₃)>σ.β.(PH₃)>σ.β.(AsH₃), β. σ.β.(AsH₃)>σ.β.(PH₃)>σ.β.(NH₃), γ. σ.β.(NH₃)>σ.β.(AsH₃)>σ.β.(PH₃), δ. σ.β.(PH₃)>σ.β.(AsH₃)>σ.β.(NH₃)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η NH₃ σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου (N-H), ενώ PH₃ και AsH₃ αναπτύσσουν μόνο δυνάμεις διπόλου-διπόλου/London (το P και το As δεν είναι αρκετά μικρά/ηλεκτραρνητικά για δεσμό υδρογόνου).

Λύση:

1. Λόγω δεσμού υδρογόνου, η NH₃ έχει το υψηλότερο σ.β. παρά τη μικρότερη μάζα της.
2. Μεταξύ PH₃ και AsH₃ (καμία δεν σχηματίζει δεσμό υδρογόνου), υπερισχύει η μεγαλύτερη μάζα/μέγεθος → ισχυρότερες δυνάμεις London στο AsH₃.

Απάντηση: γ (σ.β.(NH₃) > σ.β.(AsH₃) > σ.β.(PH₃))

Άσκηση 23 (σελ. 340)

Ποιο από τα ακόλουθα υγρά αναμένεται να έχει το υψηλότερο σημείο βρασμού; α. CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, β. (CH₃)₃CCH₂CH₃, γ. (CH₃)₃CCH₂OH, δ. CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH, ε. CH₃CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₃

Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι ενώσεις με ομάδα -OH (γ, δ) σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου, ενώ οι υπόλοιπες (α, β, ε) αναπτύσσουν μόνο δυνάμεις London/διπόλου-διπόλου. Μεταξύ γ και δ, η δ έχει ευθύγραμμη (μη διακλαδισμένη) αλυσίδα, άρα μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής και ισχυρότερες συνολικές διαμοριακές δυνάμεις.

Λύση:

1. Απόκλειση α, β, ε (χωρίς δεσμό υδρογόνου) ως ενώσεων με χαμηλότερο σ.β.
2. Μεταξύ γ (διακλαδισμένη, μικρότερη επιφάνεια επαφής) και δ (ευθύγραμμη εξανόλη), η δ αναπτύσσει ισχυρότερες συνολικές διαμοριακές δυνάμεις (δεσμός υδρογόνου + ισχυρότερες δυνάμεις London).

Απάντηση: δ (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH, 1-εξανόλη)

Άσκηση 24 (σελ. 340)

Σε δοχείο περιέχεται μίγμα N₂ και NO με μερικές πιέσεις αντίστοιχα 2 atm και 3 atm. Η ολική πίεση του μίγματος είναι: α. 1 atm, β. 6 atm, γ. 5 atm, δ. 10 atm

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εφαρμόζουμε το νόμο του Dalton: η ολική πίεση ισούται με το άθροισμα των μερικών πιέσεων.

Λύση:

1. P_ολ = p(N₂) + p(NO) = 2 + 3 = 5 atm

Απάντηση: γ (5 atm)

Άσκηση 25 (σελ. 340)

Σε δοχείο περιέχονται 2 mol αερίου Β και εισάγουμε 2 mol αερίου Α τα οποία ασκούν μερική πίεση p(A)=4,1 atm σε T=800 K. Ο όγκος του δοχείου είναι: α. 16 L, β. 32 L, γ. 48 L, δ. 64 L

Σκέψη / Μεθοδολογία: Κάθε αέριο του μίγματος υπακούει ανεξάρτητα στην καταστατική εξίσωση με τον ίδιο όγκο V και θερμοκρασία T· άρα από τα δεδομένα του Α μπορούμε να βρούμε το V.

Λύση:

1. Από p(A)·V=n(A)·R·T: V = n(A)RT/p(A) = 2·0,082·800/4,1 = 131,2/4,1 = 32 L

Απάντηση: β (32 L)

Άσκηση 26 (σελ. 340)

Σε δοχείο όγκου V=82 L και θερμοκρασίας 127 °C περιέχεται αέριο μίγμα που περιέχει 2 mol H₂ και 3 mol CO₂. α. Ποια είναι η μερική πίεση κάθε αερίου; β. Ποια είναι η ολική πίεση του μίγματος;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Κάθε συστατικό ασκεί τη μερική του πίεση σαν να ήταν μόνο του στον ίδιο όγκο και θερμοκρασία (νόμος Dalton). T=(127+273) K=400 K.

Λύση:

1. α. p(H₂) = n(H₂)RT/V = 2·0,082·400/82 = 65,6/82 = 0,8 atm. p(CO₂) = n(CO₂)RT/V = 3·0,082·400/82 = 98,4/82 = 1,2 atm.
2. β. P_ολ = p(H₂) + p(CO₂) = 0,8 + 1,2 = 2 atm.

Απάντηση: p(H₂)=0,8 atm, p(CO₂)=1,2 atm, P_ολ=2 atm

Άσκηση 27 (σελ. 340)

Αέριο μίγμα περιέχει 4 mol H₂S και 6 mol SO₂ και έχει ολική πίεση P=30 atm. Ποια είναι η μερική πίεση κάθε αερίου στο μίγμα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η μερική πίεση κάθε αερίου είναι ανάλογη του γραμμομοριακού του κλάσματος: p_i = P_ολ · (n_i/n_ολ).

Λύση:

1. n_ολ = 4 + 6 = 10 mol
2. p(H₂S) = 30 · (4/10) = 12 atm
3. p(SO₂) = 30 · (6/10) = 18 atm

Απάντηση: p(H₂S)=12 atm, p(SO₂)=18 atm

Άσκηση 28 (σελ. 340)

Αέριο μίγμα περιέχει 1 g H₂ και 5 g He και βρίσκεται σε δοχείο όγκου 8,2 L στους 227 °C. Η πίεση του μίγματος είναι: α. 3,5 atm, β. 8,75 atm, γ. 1,75 atm, δ. 17,5 atm

Σκέψη / Μεθοδολογία: Βρίσκουμε τα mol κάθε αερίου (Mr(H₂)=2, Mr(He)=4) και εφαρμόζουμε την καταστατική εξίσωση για το σύνολο του μίγματος. T=(227+273) K=500 K.

Λύση:

1. n(H₂) = 1/2 = 0,5 mol, n(He) = 5/4 = 1,25 mol, n_ολ = 1,75 mol
2. P = n_ολ·R·T/V = 1,75·0,082·500/8,2 = 71,75/8,2 = 8,75 atm

Απάντηση: β (8,75 atm)

Άσκηση 29 (σελ. 340)

Σε δοχείο όγκου V και θερμοκρασίας T περιέχεται αέριο μίγμα με 2 mol H₂, 4 mol CO₂, 5 mol N₂ και 7 mol Ne. Να αντιστοιχίσετε τη μερική πίεση κάθε αερίου (στήλη Ι) με τις τιμές της στήλης ΙΙ (δίνονται ανακατεμένα, σε atm): CO₂: 21, H₂: 12, N₂: 6, Ne: 15.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Επειδή όλα τα αέρια βρίσκονται στον ίδιο όγκο V και θερμοκρασία T, η μερική πίεση κάθε αερίου είναι ανάλογη των mol του (p_i=n_i·RT/V, δηλαδή p_i/n_i = σταθερά για όλα τα αέρια).

Λύση:

1. n_ολ = 2+4+5+7 = 18 mol. Το άθροισμα των 4 δοσμένων πιέσεων είναι 21+12+6+15=54 atm, που πρέπει να ισούται με την ολική πίεση P_ολ (αφού είναι οι ίδιες 4 τιμές, απλώς σε άλλη αντιστοίχιση).
2. Σταθερά αναλογίας: k = P_ολ/n_ολ = 54/18 = 3 atm/mol.
3. Άρα: p(H₂)=2·3=6 atm, p(CO₂)=4·3=12 atm, p(N₂)=5·3=15 atm, p(Ne)=7·3=21 atm.

Απάντηση: H₂ → 6 atm, CO₂ → 12 atm, N₂ → 15 atm, Ne → 21 atm.

Άσκηση 30 (σελ. 340)

Σε δοχείο όγκου 41 L και στους 227 °C περιέχονται 4 αέρια: H₂, SO₂, Cl₂ και Ne. Να συμπληρώσετε τον πίνακα με τα δεδομένα: H₂: m=4 g. SO₂: p_μερική=6 atm. Ne: n=5 mol. Cl₂: αριθμός μορίων=3Ν_Α (δηλαδή n=3 mol).

Σκέψη / Μεθοδολογία: T=(227+273) K=500 K. Χρησιμοποιούμε την καταστατική εξίσωση p_iV=n_iRT για κάθε αέριο ξεχωριστά, μετατρέποντας μάζα↔mol με Mr(H₂)=2, Mr(SO₂)=64, Mr(Ne)=20, Mr(Cl₂)=71.

Λύση:

1. H₂: n = 4/2 = 2 mol. p = nRT/V = 2·0,082·500/41 = 82/41 = 2 atm.
2. SO₂: n = pV/RT = 6·41/(0,082·500) = 246/41 = 6 mol. m = 6·64 = 384 g.
3. Ne: m = 5·20 = 100 g. p = nRT/V = 5·0,082·500/41 = 205/41 = 5 atm.
4. Cl₂: n = 3 mol (3Ν_Α μόρια). m = 3·71 = 213 g. p = 3·0,082·500/41 = 123/41 = 3 atm.

Απάντηση: H₂: n=2 mol, p=2 atm. SO₂: n=6 mol, m=384 g. Ne: m=100 g, p=5 atm. Cl₂: m=213 g, p=3 atm.

Άσκηση 31 (σελ. 341)

Σε δοχείο σταθερού όγκου V που περιέχει ξηρό αέρα στους 25 °C εισάγουμε 3 σταγόνες νερού, οπότε εξατμίζονται οι 2,5 σταγόνες και αποκαθίσταται η ισορροπία H₂O(l)⇌H₂O(g). Αν στην ίδια θερμοκρασία και όγκο εισάγουμε 6 σταγόνες (αμελητέου όγκου), πόσες σταγόνες θα εξατμιστούν; α. 4, β. 3, γ. 2,5, δ. 5

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η τάση ατμών εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία, όχι από την αρχική ποσότητα υγρού (αρκεί να απομένει έστω και λίγο υγρό στην ισορροπία). Άρα η απόλυτη ποσότητα που εξατμίζεται για να φτάσει η πίεση των ατμών στην τιμή της τάσης ατμών είναι σταθερή.

Λύση:

1. Με 3 σταγόνες, εξατμίστηκαν 2,5 (έμεινε 0,5 υγρό) — αυτό είναι το ποσό που αντιστοιχεί στην τάση ατμών του νερού στους 25 °C, στον συγκεκριμένο όγκο.
2. Με 6 σταγόνες (περισσότερο απόθεμα υγρού, ίδιος όγκος/θερμοκρασία), θα εξατμιστεί ξανά ακριβώς η ίδια ποσότητα, 2,5 σταγόνες (μένοντας υγρές 3,5).

Απάντηση: γ (2,5 σταγόνες)

Άσκηση 32 (σελ. 341)

Τάση ατμών ενός υγρού σε ορισμένη θερμοκρασία T είναι η πίεση: α. που ασκούν οι ατμοί του σε θερμοκρασία T, β. 1 atm, γ. που ασκούν οι κορεσμένοι ατμοί του σε θερμοκρασία T, δ. που ασκούν οι ατμοί του σε δοχείο όγκου 1 L

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ο ορισμός της τάσης ατμών απαιτεί δυναμική ισορροπία υγρού-ατμών, δηλαδή κορεσμένους ατμούς.

Απάντηση: γ

Άσκηση 33 (σελ. 341)

Σε τρία δοχεία Α, Β, Γ όγκου 1 L, 2 L, 3 L, περιέχεται νερό όγκου 100 mL, 200 mL και 300 mL αντίστοιχα, στην ίδια θερμοκρασία. Για τις τάσεις ατμών ισχύει: α. P_A<P_B<P_Γ, β. P_A>P_B>P_Γ, γ. P_A=P_B=P_Γ, δ. P_A+P_B=P_Γ

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η τάση ατμών εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία και τη φύση του υγρού, όχι από τον όγκο του δοχείου ή την ποσότητα υγρού (εφόσον σε κάθε δοχείο υπάρχει υγρό σε δυναμική ισορροπία με τους ατμούς του).

Απάντηση: γ (P_A=P_B=P_Γ, αφού και τα τρία δοχεία περιέχουν το ίδιο υγρό στην ίδια θερμοκρασία)

Άσκηση 34 (σελ. 341)

Η τάση ατμών του κοινού αιθέρα (διαιθυλαιθέρας) εξαρτάται: α. από το δοχείο που περιέχει το υγρό αιθέρα, β. από τη μάζα του υγρού αιθέρα, γ. από τη θερμοκρασία, δ. από όλους αυτούς τους παράγοντες

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η τάση ατμών είναι χαρακτηριστική ιδιότητα κάθε υγρού σε δεδομένη θερμοκρασία, ανεξάρτητη από το σχήμα/μέγεθος του δοχείου ή την ποσότητα του υγρού.

Απάντηση: γ (μόνο από τη θερμοκρασία)