Гол ялгаа – Ван дер Ваалсын тэгшитгэл ба хамгийн тохиромжтой хийн хууль
Идеал хийн хууль нь үндсэн хууль бол Ван дер Ваалсын тэгшитгэл нь идеал хийн хуулийн өөрчлөгдсөн хувилбар юм. Идеал хийн хууль ба Ван дер Ваалсын тэгшитгэлийн гол ялгаа нь идеал хийн хуулийн тэгшитгэлийг идеал хийд ашигладаг бол Ван дер Ваалын тэгшитгэлийг идеал хий болон бодит хий хоёуланд нь ашиглаж болно.
Хий нь бодисын хийн үе шатанд байдаг нэгдлүүд юм. Хийн зан төлөв, шинж чанарыг ойлгохын тулд хийн хуулийг ашигладаг. Эдгээр хийн хуулийг хамгийн тохиромжтой хийн шинж чанарыг тодорхойлоход ашигладаг. Идеал хий нь өвөрмөц шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл идеал хийн молекулуудын хооронд таталцлын хүч байдаггүй таамагласан хийн нэгдэл юм. Гэсэн хэдий ч бодит хий нь идеал хийнээс эрс ялгаатай. Гэхдээ зарим бодит хий нь зохих нөхцөл (өндөр температур, бага даралт) байгаа тохиолдолд хамгийн тохиромжтой хий шиг ажилладаг. Тиймээс хийн хуулийг бодит хийтэй хамт хэрэглэхээс өмнө өөрчилдөг.
Идеал хийн хуулийн тэгшитгэл гэж юу вэ?
Идеал хийн хуулийн тэгшитгэл нь химийн үндсэн хууль юм. Идеал хийн тухай хууль нь идеал хийн даралт ба эзэлхүүний бүтээгдэхүүн нь температурын бүтээгдэхүүн ба идеал хийн хийн хэсгүүдийн тоотой шууд пропорциональ байгааг харуулж байна. Идеал хийн хуулийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар өгч болно.
PV=NkT
Энд P нь даралт, V нь эзэлхүүн, N нь хийн хэсгүүдийн тоо, T нь хамгийн тохиромжтой хийн температур юм. “k” нь Больцманы тогтмол гэгддэг пропорциональ тогтмол юм (энэ тогтмолын утга нь 1.38 x 10-23 J/K). Гэхдээ энэ тэгшитгэлийн хамгийн түгээмэл хэлбэр нь дараах байдалтай байна.
PV=nRT
Энд P нь даралт, V нь эзэлхүүн, n нь хийн молийн тоо, T нь хийн температур юм. R нь бүх нийтийн хийн тогтмол (8.314 Jmol-1K-1) гэж нэрлэгддэг. Энэ тэгшитгэлийг дараах байдлаар авч болно.
Больцманы тогтмол (k)=R/N
Энэ хамаарлыг үндсэн тэгшитгэлд хэрэглэснээр
PV=N x (R/N) x T
PV=RT
“n” тооны мэнгэний хувьд
PV=nRT
Ван дер Ваалсын тэгшитгэл гэж юу вэ?
Ван дер Ваалын тэгшитгэл нь хамгийн тохиромжтой хийн хуулийн өөрчлөгдсөн хувилбар юм. Энэ тэгшитгэлийг идеал хий болон бодит хийд ашиглаж болно. Бодит хийн молекулуудын эзэлхүүн нь бодит хийн эзэлхүүнтэй харьцуулахад ихээхэн бөгөөд бодит хийн молекулуудын хооронд таталцлын хүч байдаг (хамгийн тохиромжтой хийн молекулууд нь нийт эзэлхүүнтэй харьцуулахад бага хэмжээний эзэлхүүнтэй) тул хамгийн тохиромжтой хийн хуулийг бодит хийн хувьд ашиглах боломжгүй., мөн хийн молекулуудын хооронд таталцлын хүч байхгүй). Ван дер Ваалын тэгшитгэлийг доорх байдлаар өгч болно.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT
Энд "a" нь хийн төрлөөс хамаарах тогтмол ба b нь мөн нэг моль хийн эзэлхүүнийг (хийн молекулууд эзэлдэг) өгдөг тогтмол юм. Эдгээрийг хамгийн тохиромжтой хуулийн тэгшитгэлийн залруулга болгон ашигладаг.
Зураг 01: Бодит хий нь хамгийн тохиромжтой хийнээс өөр ажилладаг
Эзлэхүүн засах
Бодит хийн молекулын эзэлхүүн бага биш (идеал хийнээс ялгаатай). Тиймээс эзлэхүүний засварыг хийдэг. (V-b) нь дууны түвшний залруулга юм. Энэ нь хийн молекулыг хөдөлгөх боломжтой бодит эзэлхүүнийг өгнө (бодит эзэлхүүн=нийт эзэлхүүн – үр дүнтэй эзэлхүүн).
Даралт залруулга
Хийн даралт гэдэг нь хийн молекулын савны хананд үзүүлэх даралт юм. Бодит хийн молекулуудын хооронд таталцлын хүч байдаг тул даралт нь хамгийн тохиромжтой зан үйлийнхээс өөр байна. Дараа нь даралтын залруулга хийх хэрэгтэй. (P + a{n/V}2) нь даралтын залруулга юм. (Хамгийн тохиромжтой даралт=ажиглагдсан даралт + даралтын залруулга).
Идеал хийн хууль ба Ван дер Ваалсын тэгшитгэлийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Идеал хийн хууль ба Ван дер Ваалсын тэгшитгэл |
|
| Идеал хийн хуулийн тэгшитгэл нь химийн үндсэн хууль юм. | Ван дер Ваалын тэгшитгэл нь хамгийн тохиромжтой хийн хуулийн өөрчлөгдсөн хувилбар юм. |
| Тэгшитгэл | |
| Хийн хуулийн хамгийн тохиромжтой тэгшитгэл нь PV=NkT | Ван дер Ваал тэгшитгэл нь (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| Байгаль | |
| Хийн хамгийн тохиромжтой хуулийн тэгшитгэл нь өөрчилсөн хувилбар биш байна. | Ван дер Ваалын тэгшитгэл нь бодит хийн даралт болон эзэлхүүний зарим засвар бүхий өөрчлөгдсөн хувилбар юм. |
| Бүрэлдэхүүн хэсгүүд | |
| Идеал хийн хуулийн тэгшитгэлийг идеал хийн хувьд өгсөн. | Ван дер Ваалын тэгшитгэлийг идеал болон бодит хийн аль алинд нь ашиглаж болно. |
Товч мэдээлэл – Ван дер Ваалсын тэгшитгэл ба хамгийн тохиромжтой хийн хууль
Хийн төлөв нь бодисын үндсэн гурван фазын нэг юм. Хийн зан төлөв, шинж чанарыг хийн хуулийг ашиглан тодорхойлж эсвэл урьдчилан таамаглаж болно. Идеал хийн хууль бол идеал хийн хувьд ашиглаж болох үндсэн хууль юм. Гэхдээ бодит хийнүүдийг авч үзэхдээ хамгийн тохиромжтой хийн хуулийн тэгшитгэлийг өөрчлөх хэрэгтэй. Идеал хийн хууль ба Ван дер Ваалсын тэгшитгэлийн ялгаа нь идеал хийн хуулийн тэгшитгэлийг идеал хийн хувьд өгсөн бол Ван дер Ваалын тэгшитгэлийг идеал хий болон бодит хий хоёуланд нь ашиглаж болно.
