돌턴의 부분압력 법칙

부피, 온도가 일정할 때

PV = nRT

 

압력과 분자수는 비례관계로 분자수가 2배 증가하면 압력도 2배 증가하게 된다.

 

여기에서 중요한 것은 분자수에 있다.

 

분자수는 종류에 무관하다.

 

같은 크기의 용기에 분자수가 6개(온도는 같다.) 들어가 있는데 각기 다른 분자가 들어 있지만 같은 압력이 된다.

 

 

다음 그림은 분자의 종류에 관계없이 분자수가 3개가 되면 압력이 6 기압이 되고 분자수가 2개일 때는 4 기압이 되며 1개일 때 2 기압이 된다.

 

다음 그림은 다른 분자가 혼합되었을 때도 분자의 종류와 관계없이 분자수가 6개 임으로 12 기압이 된다.

 

 

 

“돌턴의 부분 압력 법칙”이란?
"혼합기체에서 전체 압력은  각 기체의 부분 압력의 합이다."
(혼합기체는 두 종류 이상의 기체가 섞여 있는 기체를 말한다.)

 

여기에서 부분 압력은‘돌턴의 부분 압력 법칙’에서만 사용되는 용어일 뿐 그냥 각 기체의 압력이다.

 

여러 종류의 기체가 혼합되어 있는 혼합기체에서 전체 압력은 각각의 기체가 만들어 낸 압력을 모두 더한 것이 전체 압력이 된다.

 

파란색 분자는 6 atm

노란색 분자는 4 atm

빨간색 분자는 2 atm

총압력은 12 atm

 

 

 

 

결국 이런 그림이 된다.

 

 

 

<몰분율 용어 정리>

혼합기체의 각 분자의 부분 압력을 몰분율로 구할 수 있다.

 

 

결국 혼합기체에서 몰분율은 전체 분자수에서 해당 기체의 분자수가 얼마나 차지하고 있는가를 보여준다.

 

다음의 혼합기체에서 전체 몰분율의 총합은 1이 된다.

 

 

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예제 문제

 

다음 그림에서 중간의 콕을 열면 혼합기체가 되는데 혼합기체의 압력은?

(단, 두 기체는 반응하지 않는다.)

>> 해설 <<

 

PV = nRT에서 온도는 일정하고 R은 상수이며 분자량도 변화가 없으므로 PV=k 가 된다.

 

이것은 보일의 법칙에 해당한다. (부피는 압력에 반비례한다.)

 

콕을 열면 기체 A와 B의 부피가 2L와 3L에서 모두 5L가 된다는 것을 인지해야 한다.

 

보일의 법칙에서 압력과 부피를 곱하면 일정한 값을 가진다는 것을 활용해서 풀어본다.