Come risolvere un esercizio di chimica sui gas con la formula di Boyle

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Quando si parla di legge di Boyle, si intende per la precisione quel caso particolare della regola dei gas perfetti in cui la pressione e il volume di un gas ideale sono inversamente proporzionali tra loro, di conseguenza la temperatura e la massa del gas restano costanti. Questo tipo di legge è spesso spiegata a scuola, in particolare alle superiori, in scienze della materia e l'insegnante spesso assegna dei compiti in classe che riguardano questo argomento.

In questa guida è riportato un esempio di come svolgere un esercizio utilizzando la legge di Boyle.
Con la costanza e l'applicazione, imparerai come risolvere nel migliore dei modi un esercizio di chimica sui gas con la formula di Boyle. Certo, la procedura in questione non è semplicissima, ma potrai comunque apprenderla senza particolari problemi.

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Come già ho detto nell'introduzione secondo la legge di Boyle il volume di un campione di gas a temperatura costante è inversamente proporzionale alla sua pressione. Il prodotto della pressione moltiplicato per il volume è una costante, che matematicamente sarebbe dato dalla formula che cito di seguito:

PV = k oppure V = k / P oppure P = k / V
dove P è la pressione, V è il volume, k è una costante, e la temperatura e la quantità di gas sono mantenute sempre costanti.

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Tieni assolutamente presente che il passo sopraelencato non è scritto invano, ma dovrai tenerlo bene in mente quando ti sarà chiesto di risolvere un problema simile a questo riportato: "Un campione di gas elio a 25 ° C è compressa da 200 cm 3 a 0,240 centimetri cubi. La sua pressione è ora di 3,00 cm Hg. Qual è stata la pressione iniziale dell'elio?".

La prima cosa che dovrai fare è quella di elencare tutti quanti i dati a tua disposizione e quindi:

Iniziale: P 1 =; V 1 =200 cm 3, n 1 =n; T 1 = T

Finale: P 2 =3.00 cm Hg; V 2 =0,240 centimetri 3; n 2 = n, T 2 = T.

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Fatto il tutto, ora non dovrai fare altro che passare ai calcoli tenendo presente la legge dei gas ideali: P 1 V 1 =nRT (legge dei gas ideali)
P 2 V 2 = nRT
così, P 1 V 1 =P 2 V 2
P 1 = P 2 V 2 / V 1
P 1 =3.00 cm Hg x 0,240 centimetri 3 /200 cm 3
P 1 =3.60 x 10 cm -3 Hg.

Avrai notato senza ombra di dubbio che le unità per la pressione sono in cm Hg. Sarebbe ideale che tu provveda a convertire questo ad una unità più comune, come millimetri di mercurio, atmosfere o, in alternativa, i pascal. Ecco come fare dunque:

3,60 x 10 -3 Hg x 10mm / 1 cm = 3,60 x 10 -2 mm Hg

3,60 x 10 -3 Hg atm/76.0 x 1 cm Hg = 4,74 x 10 -5 atm.

Come vedi, queste formule non sono particolarmente complicate, anche se a scuola ci vorranno varie lezioni per poterle imparare.

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