قانون دالتون چیست؟
قانون فشارهای جزئی دالتون (Dalton's Law of Partial Pressures) که در سال ۱۸۰۱ توسط جان دالتون بیان شد، یکی از قوانین بنیادی شیمی فیزیک است. این قانون میگوید که در یک مخلوط از گازهایی که با هم واکنش شیمیایی نمیدهند، فشار کل وارد بر دیواره ظرف برابر است با مجموع فشارهایی که هر گاز به تنهایی (اگر کل حجم را اشغال میکرد) وارد میکرد. این قانون درک ما از اتمسفر زمین، تنفس غواصان و فرآیندهای صنعتی را شکل میدهد.
فرمول محاسبه
فرمول ریاضی قانون دالتون بسیار ساده و شهودی است:
- P_total: فشار کل مخلوط
- P₁, P₂, ...: فشار جزئی (Partial Pressure) هر گاز
مثالهای کاربردی
۱. فشار اتمسفر
هوایی که تنفس میکنیم یک مخلوط گازی است. فشار جو (حدود ۱ اتمسفر) در واقع مجموع فشار جزئی نیتروژن (۰.۷۸ atm)، اکسیژن (۰.۲۱ atm)، آرگون (۰.۰۰۹ atm) و بخار آب است.
۲. غواصی و کپسولهای هوا
غواصان در اعماق زیاد از مخلوطهای گازی خاص مثل «نایتروکس» یا «تایمیکس» (هلیوم + اکسیژن + نیتروژن) استفاده میکنند. محاسبه دقیق فشار جزئی هر گاز حیاتی است، زیرا مثلاً فشار جزئی اکسیژن اگر از حد مجاز بگذرد سمی میشود و فشار جزئی بالای نیتروژن باعث مستی نیتروژنی میشود.
۳. جمعآوری گاز روی آب
در آزمایشگاههای شیمی، اغلب گاز تولید شده از واکنش را در استوانهای وارونه روی آب جمع میکنند. فشار داخل استوانه برابر است با فشار گاز جمع شده به اضافه فشار بخار آب. برای پیدا کردن فشار گاز خالص، باید طبق قانون دالتون، فشار بخار آب را از فشار کل (فشار جو) کم کرد.
اشتباهات رایج
- ×
واحدهای ناهماهنگ: بزرگترین اشتباه این است که فشارهای جزئی را با واحدهای مختلف جمع کنید. مثلاً P1 را پاسکال و P2 را اتمسفر وارد کنید. همه باید واحد یکسان داشته باشند.
- ×
نادیده گرفتن فشار بخار آب: در مسائل مربوط به گازهای مرطوب، اگر فشار بخار آب را از فشار کل کم نکنید یا در جمع حساب نکنید، محاسبات غلط میشود.
سوالات متداول
فشار جزئی چگونه محاسبه میشود؟▼
فشار جزئی هر گاز برابر است با «کسر مولی» آن گاز ضربدر فشار کل مخلوط. (Pi = Xi * Ptotal).
آیا این قانون برای مایعات هم کاربرد دارد؟▼
خیر، قانون دالتون مختص فاز گازی است. برای مایعات قوانین دیگری مثل قانون رائولت وجود دارد.