Mélange de gaz - Loi de Dalton sur les pressions partielles

À moins que les gaz individuels ne réagissent chimiquement les uns avec les autres, les gaz individuels dans un mélange de gaz n’influencent pas la pression des autres gaz. Chaque gaz d’un mélange exerce la même pression qu’il exercerait s’il se trouvait seul dans le récipient. La pression exercée par chaque gaz individuel dans un mélange est appelée pression partielle.

Cela signifie que dans un mélange contenant trois gaz différents A, B et C, si P_A est la pression partielle du gaz A ; P_B est la pression partielle du gaz B ; P_C est la pression partielle du gaz C ; alors la pression totale est donnée par l’équation 1 :  

C’est la loi de Dalton sur les pressions partielles : la pression totale d’un mélange de gaz parfaits est égale à la somme des pressions partielles des constituants gazeux.

Soit n_A, n_B et n_C le nombre de moles de chacun des gaz du mélange. Si chaque gaz obéit à l’équation du gaz parfait, la pression partielle peut être écrite comme suit :

Étant donné que tous les gaz sont à la même température et occupent le même volume, leur remplacement dans l’équation 1 donne :

L’équation indique qu’à température et volume constants, la pression totale d’un échantillon de gaz est déterminée par le nombre total de moles de gaz présents.

Pour les mélanges de gaz, il est commode d’introduire une quantité appelée fraction molaire, χ, qui est définie comme le nombre de moles d’une substance particulière dans un mélange divisé par le nombre total de moles de toutes les substances présentes. Mathématiquement, la fraction molaire d’une substance A dans un mélange avec B et C est exprimée comme

De même, les fractions molaires de B et C sont;

Lorsqu’on combine l’équation pour la fraction molaire de A et l’équation pour la pression partielle, cela donne :

La pression partielle du gaz A est liée à la pression totale du mélange gazeux via sa fraction molaire.

En d’autres termes, la pression d’un gaz dans un mélange de gaz est le produit de sa fraction molaire et de la pression totale du mélange.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 9.3 : Stœchiométrie des substances gazeuses, mélanges gazeux et réactions gazeuses.