Związki chemiczne typu H2X (gdy X stanowi pierwiastek leżący w szesnastej grupie układu okresowego) można otrzymać w reakcjach syntezy wodoru z odpowiednim niemetalem. Proces taki prowadzi się w fazie gazowej, a wodór, tlen, selen oraz tellur występują wówczas w postaci cząsteczek dwuatomowych, natomiast siarka – ośmioatomowych. Podatność na rozkład termiczny związku chemicznego maleje wraz ze spadkiem jego standardowej entalpii tworzenia. Na przykład pod ciśnieniem 1000 hPa, w temperaturze 1500 K rozkładowi na tlen (O2) oraz wodór (H2) ulega 0,02% pary wodnej, natomiast w temperaturze 3500 K – około 31%.
Zachowanie się gazu lub mieszaniny gazów w danych warunkach ciśnienia i temperatury z pewnym przybliżeniem opisuje równanie stanu gazu doskonałego, tzw. równanie Clapeyrona:
p·V = n·R·T
W równaniu tym:
n – liczba moli gazu lub (w przypadku mieszaniny gazów) ich sumaryczna liczba moli,
p – ciśnienie [hPa], V – objętość gazu [dm³], T – temperatura [K],
R – uniwersalna stała gazowa równa 83,14 [hPa·dm³·mol–1·K–1].
Na podstawie: R. Szczypiński, Zbiór zadań maturalnych z odpowiedziami. Zakres rozszerzony, Warszawa 2017 oraz A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
W szczelnie zamykanym reaktorze o pojemności 1 m3 umieszczono pewną ilość wody i przeprowadzono jej rozkład w temperaturze 3500 K. Po pewnym czasie ustalił się stan równowagi:
2H2O(g) ⇄ 2H2(g) + O2(g)
Wiedząc, że w stanie tym ciśnienie panujące w reaktorze wynosiło 1000 hPa, a temperatura 3500 K, oblicz masę wody jaka została odważona, w celu przeprowadzenia opisanego eksperymentu. Przyjmij, że w warunkach doświadczenia wszystkie składniki mieszaniny równowagowej zachowują się jak gazy doskonałe.
© dr inż. Rafał Szczypiński, wszelkie prawa zastrzeżone