Jeg er ikke særlig fortrolig med kemi, og jeg skal konvertere $ \ ce {CH4} $ koncentrationsværdier i $ \ pu {ppm} $ til $ \ pu {g / m3} $. Er det muligt?
Jeg har allerede undersøgt lidt og indset, at for vand kan du antage $ \ pu {1 ppm} $ svarer til $ \ pu {1 mg / L} = \ pu {1 g / m3} $. Men da jeg måler koncentrationer i luften, er dette muligvis ikke korrekt.
Jeg sætter stor pris på enhver hjælp. Tak!
Kommentarer
- 1 ppm er som om du har 1 del, her 1 molekyle $ \ ce {CH_4} $ i en million luftmolekyler. Hvis vi antager, at luft er ideel gas, kan du bruge den ideelle gasligning til at kende volumen af total luft og tag derefter værdien ud i $ g / m ^ 3 $ og don ' glem ikke $ g $ repræsenterer vægten af metan
- @Physicsapproval Tak for din hjælp! Jeg har estimeret volumen ved hjælp af Ideal Gas Law (forudsat 1 mol $ CH_ {4} $), men jeg ' er usikker på, hvad jeg skal gøre næste gang. Bør jeg dele det nævnte volumen pr. Molekylvægten på $ CH_ {4} $?
- Jeg har prøvet en anden tilgang. At vide, at: $ 1 ppm = 1 \ frac {\ mu g} {g} $ ; først gangede jeg ppm-værdierne pr. tætheden af (i dette tilfælde) metan ($ 656 g / m ^ {3} $) og dem gangede igen med faktoren $ (10 ^ {- 6}) $. Her er enhedsberegningen: $ \ frac {\ mu g} {g} \ times \ frac {g} {m ^ {3}} = \ frac {\ mu g} {m ^ {3 }} \ times (10 ^ {- 6}) = \ frac {g} {m ^ {3}} $. Hvad synes du?
- okay er metangassen i en blanding, som jeg tror antager luft, hvordan har du beregnet densiteten? Har du igen brugt ideel gaslov her for at finde tæthed?
Svar
Jeg prøver at forstå ppm, også. Så vidt jeg har forstået, er der forskellige slags ppm, hvilket grundlæggende er et forhold: det kan være et forhold mellem mængden af stof, masser eller volumener.
Under forudsætning af at din ppm er et molforhold, gjorde jeg denne begrundelse:
Angiver med $ n $ mængden af stof med $ M $ molær masse og med $ V $ lydstyrken er koncentrationen af din gas: $$ c = \ frac {n_ \ mathrm {gas} \ cdot M} {V}, $$ og definerer $ \ mathrm {ppm} $ som: $$ \ mathrm {ppm} = \ frac {n_ \ mathrm {gas}} {n_ \ mathrm {total}} \ cdot 10 ^ 6. $$
Brug af gasloven: $$ n_ \ mathrm {tot} = \ frac {p \ cdot V} {R \ cdot T}, $$ hvor $ T $ er temperaturen i kelvin og $ p $ trykket i pascal, og ved at erstatte får du:
Svar
Du behøver virkelig ikke at overkomplicere ting til dette svar.
De vigtigste ting, der er værd at vide, er at i en ideel gas (en god tilnærmelse for de fleste ved standardforhold (0 ° C og standardatmosfærisk tryk)) vil en mol af gassen optager 22,4 l volumen. En blanding af gasser er ikke anderledes, og for at kende vægten af den gas, du ønsker, behøver du bare at gange molmassen af gassen med andelen i blandingen (ppm er andelen her).
Så hver ppm methan bidrager med ca. 16 / 1.000.000 g til hver 22.4L af gasblandingen. Eller (justering for volumenomregning til kubikmeter, der indeholder 1.000 L) 44,7 * 16 / 1.000.000 g / kubikmeter.
Ved denne formel ville en kubikmeter ren methan veje ~ 715 g ved STP, så du bare kunne arbejde med det ved at gange med ppm-værdien.
Det bliver kun mere kompliceret, hvis du har brug for proportioner af masse i blandingen: så er du nødt til at kende de molære masser af alle de andre komponenter. Men hvis du holder fast med volumener, holder gaslove tingene virkelig enkle.
PS hvis dine forhold (tryk eller temperatur er forskellige), er det eneste, du har brug for at justere, volumen en ideel gas under disse forhold (molvolumen er tættere på 24,8 l ved 25 ° C, for eksempel e).