Molinio tūrio nustatymas. Vieno molio dujų tūris normaliomis sąlygomis

Molinis dujų tūris lygus santykiui dujų tūrio iki šių dujų medžiagos kiekio, t.y.

V m = V(X) / n(X),

kur V m yra dujų molinis tūris - pastovus bet kokioms dujoms tam tikromis sąlygomis;

V(X) – dujų tūris X;

n(X) – dujų medžiagos X kiekis.

Molinis dujų tūris esant normaliomis sąlygomis(normalus slėgis p n = 101 325 Pa ≈ 101,3 kPa ir temperatūra T n = 273,15 K ≈ 273 K) yra V m = 22,4 l/mol.

Idealūs dujų įstatymai

Skaičiuojant su dujomis, dažnai reikia pakeisti šias sąlygas į įprastas arba atvirkščiai. Šiuo atveju patogu naudoti formulę, pateiktą iš Boyle-Mariotte ir Gay-Lussac kombinuoto dujų įstatymo:

pV / T = p n V n / T n

kur p yra slėgis; V - tūris; T - temperatūra pagal Kelvino skalę; indeksas „n“ rodo normalias sąlygas.

Tūrio dalis

Dujų mišinių sudėtis dažnai išreiškiama naudojant tūrio dalį – tam tikro komponento tūrio santykį su visu sistemos tūriu, t.y.

φ(X) = V(X) / V

kur φ(X) - tūrio dalis komponentas X;

V(X) - komponento X tūris;

V yra sistemos tūris.

Tūrio dalis yra bematis dydis, jis išreiškiamas vieneto dalimis arba procentais.

1 pavyzdys. Kokį tūrį užims 51 g sveriantis amoniakas esant 20°C temperatūrai ir 250 kPa slėgiui?

2 pavyzdys. Nustatykite tūrį, kurį normaliomis sąlygomis užims dujų mišinys, kurio masė yra 1,4 g vandenilio ir 5,6 g azoto.

Tūrinių santykių dėsnis

Kaip išspręsti problemą naudojant „Tūrinių santykių dėsnį“?

Tūrio santykio dėsnis: Reakcijoje dalyvaujančių dujų tūriai yra susiję vienas su kitu kaip maži sveikieji skaičiai, lygūs reakcijos lygties koeficientams.

Reakcijų lygčių koeficientai rodo reaguojančių ir susidariusių tūrių skaičių dujinių medžiagų.

Pavyzdys. Apskaičiuokite oro tūrį, reikalingą sudeginti 112 litrų acetileno.

1. Sudarome reakcijos lygtį:

2. Remdamiesi tūrinių santykių dėsniu, apskaičiuojame deguonies tūrį:

112 / 2 = X / 5, iš kur X = 112 5 / 2 = 280 l

3. Nustatykite oro tūrį:

V(oras) = ​​V(O 2) / φ(O 2)

V(oras) = ​​280 / 0,2 = 1400 l.

P1V1 = P2V2 arba, kas yra tas pats, PV = const (Boyle-Mariotte dėsnis). At pastovus slėgis Tūrio ir temperatūros santykis išlieka pastovus: V/T=const (Gėjaus-Lusako dėsnis). Jei fiksuojame garsumą, tai P/T=const (Charles'o dėsnis). Sujungus šiuos tris dėsnius gaunamas universalus dėsnis, kuriame teigiama, kad PV/T=konst. Ši lygtis buvo įsteigta prancūzų fizikas B. Clapeyronas 1834 m.

Konstantos reikšmę lemia tik medžiagos kiekis dujų. DI. Mendelejevas išvedė vieno molio lygtį 1874 m. Taigi tai universaliosios konstantos reikšmė: R=8,314 J/(mol∙K). Taigi PV=RT. Savavališko kiekio atveju dujųνPV = νRT. Pačios medžiagos kiekį galima rasti nuo masės iki molinės masės: ν=m/M.

Molinė masė skaitine prasme lygi santykinei molekulinei masei. Pastarąjį galima rasti iš periodinės lentelės, kaip taisyklė, nurodyta elemento langelyje. Molekulinė masė yra lygi sumai molekulinės masėsį jį įtraukti elementai. Skirtingų valentų atomų atveju reikalingas indeksas. Įjungta adresu mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Normalios sąlygos dujoms adresu Paprastai manoma, kad P0 = 1 atm = 101,325 kPa, temperatūra T0 = 273,15 K = 0 °C. Dabar galite rasti vieno molio tūrį dujų adresu normalus sąlygas: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Tai lentelės vertė yra molinis tūris.

Normaliomis sąlygomis sąlygas kiekis, palyginti su tūriu dujų iki molinio tūrio: ν=V/Vm. Už savavališką sąlygas reikia tiesiogiai naudoti Mendelejevo-Clapeyrono lygtį: ν=PV/RT.

Taigi, norėdami rasti tūrį dujų adresu normalus sąlygas, jums reikia šios medžiagos kiekio (molių skaičiaus). dujų padauginkite iš molinio tūrio, lygaus 22,4 l/mol. Atvirkštinis veikimas galite rasti medžiagos kiekį iš nurodyto tūrio.

Norint rasti vieno molio medžiagos tūrį kietoje arba skysta būsena, suraskite jo molinę masę ir padalinkite iš tankio. Vieno molio bet kokių dujų įprastomis sąlygomis tūris yra 22,4 litro. Jei sąlygos pasikeičia, apskaičiuokite vieno molio tūrį naudodami Clapeyrono-Mendelejevo lygtį.

Jums reikės

• Mendelejevo periodinė lentelė, medžiagų tankio lentelė, manometras ir termometras.

Instrukcijos

Vieno molio arba kietosios medžiagos tūrio nustatymas
Apibrėžkite cheminė formulė kietas arba skystas, kuris tiriamas. Tada, naudojant periodinė lentelė Raskite Mendelejevą atominės masės elementai, įtraukti į formulę. Jei vienas yra įtrauktas į formulę daugiau nei vieną kartą, padauginkite jo atominę masę iš šio skaičiaus. Sudėkite atomines mases ir gaukite molekulinę masę, iš kurios ji susideda kietas arba skystis. Jis skaitine prasme bus lygus molinei masei, išmatuotai gramais vienam moliui.

Naudodami medžiagų tankių lentelę raskite šią tiriamos kūno medžiagos ar skysčio vertę. Po to molinę masę padalinkite iš medžiagos tankio, išmatuoto g/cm³ V=M/ρ. Rezultatas yra vieno molio tūris cm³. Jei medžiaga liks nežinoma, vieno molio tūrio nustatyti bus neįmanoma.

: V = n*Vm, kur V – dujų tūris (l), n – medžiagos kiekis (mol), Vm – molinis dujų tūris (l/mol), esant normaliai (norma) – standartinė vertė ir yra lygus 22, 4 l/mol. Taip atsitinka, kad būsenoje nėra medžiagos kiekio, bet yra masė tam tikra medžiaga, tada darome taip: n = m/M, kur m yra medžiagos masė (g), M yra molinė masė medžiagų (g/mol). Molinę masę randame naudodami lentelę D.I. Mendelejevas: po kiekvienu elementu yra jo atominė masė, sudėkite visas mases ir gaukite tai, ko mums reikia. Tačiau tokios užduotys yra gana retos, dažniausiai jos būna užduotyse. Tokių problemų sprendimas šiek tiek keičiasi. Pažiūrėkime į pavyzdį.

Koks vandenilio tūris išsiskirs normaliomis sąlygomis, jei 10,8 g sveriantis aliuminis ištirps druskos rūgšties perteklių.

Jei kalbame apie dujų sistemą, galioja ši formulė: q(x) = V(x)/V, kur q(x)(phi) yra komponento trupmena, V(x) yra komponentas (l), V – sistemos tūris (l). Norėdami rasti komponento tūrį, gauname formulę: V(x) = q(x)*V. O jei reikia rasti sistemos tūrį, tai: V = V(x)/q(x).

Atkreipkite dėmesį

Yra ir kitų tūrio nustatymo formulių, bet jei reikia rasti dujų tūrį, tinka tik šiame straipsnyje pateiktos formulės.

Šaltiniai:

• „Chemijos vadovas“, G.P. Chomčenka, 2005 m.
• kaip rasti darbo kiekį
• Raskite vandenilio tūrį ZnSO4 tirpalo elektrolizės metu

Idealios dujos yra tokios, kurių molekulių sąveika yra nereikšminga. Be slėgio, dujų būseną apibūdina temperatūra ir tūris. Ryšys tarp šių parametrų atsispindi dujų įstatymuose.

Instrukcijos

Dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai, medžiagos kiekiui ir atvirkščiai proporcingas indo tūriui, kurį užima dujos. Proporcingumo koeficientas yra universali dujų konstanta R, maždaug lygi 8,314. Jis matuojamas džauliais, padalintas iš molių ir iš .

Ši padėtis sudaro matematinę priklausomybę P=νRT/V, kur ν – medžiagos kiekis (mol), R=8,314 – universali dujų konstanta (J/mol K), T – dujų temperatūra, V – tūris. Slėgis išreiškiamas. Jis gali būti išreikštas ir , kai 1 atm = 101,325 kPa.

Nagrinėjama priklausomybė yra Mendelejevo-Clapeyrono lygties PV=(m/M) RT pasekmė. Čia m – dujų masė (g), M – jų molinė masė (g/mol), o dalis m/M parodo bendrą medžiagos kiekį ν arba molių skaičių. Mendelejevo-Klapeirono lygtis galioja visoms dujoms, kurias galima apsvarstyti. Tai yra fizinis dujų įstatymas.

Dujų yra daugiausia paprastas objektas tyrimams, todėl jų savybės ir reakcijos tarp dujinių medžiagų ištirtos visapusiškai. Kad mums būtų lengviau suprasti sprendimų priėmimo taisykles skaičiavimo užduotis,remiantis lygtimis cheminės reakcijos, šiuos dėsnius patartina apsvarstyti pačioje sistemingo bendrosios chemijos studijų pradžioje

Prancūzų mokslininkas J.L. Gay-Lussac nustatė įstatymą tūriniai santykiai:

Pavyzdžiui, 1 litras chloro jungiasi su 1 litras vandenilio , gaminant 2 litrus vandenilio chlorido ; 2 l sieros oksido (IV) susieti su 1 litras deguonies, sudarydamas 1 litrą sieros oksido (VI).

Šis įstatymas leido italų mokslininkui Tarkime, kad paprastų dujų molekulės ( vandenilis, deguonis, azotas, chloras ir kt. ) susideda iš du vienodi atomai . Kai vandenilis susijungia su chloru, jų molekulės skyla į atomus, o pastarieji sudaro vandenilio chlorido molekules. Bet kadangi iš vienos vandenilio ir vienos chloro molekulės susidaro dvi vandenilio chlorido molekulės, pastarosios tūris turi būti lygus pradinių dujų tūrių sumai.
Taigi, tūriniai santykiai lengvai paaiškinami, jei remiamės paprastų dujų molekulių diatominės prigimties idėja ( H2, Cl2, O2, N2 ir kt. ) – Tai, savo ruožtu, yra šių medžiagų molekulių diatominės prigimties įrodymas.
Dujų savybių tyrimas leido A. Avogadro iškelti hipotezę, kuri vėliau buvo patvirtinta eksperimentiniais duomenimis, todėl tapo žinoma kaip Avogadro dėsnis:

Avogadro dėsnis reiškia svarbų dalyką pasekmė: tokiomis pačiomis sąlygomis 1 molis bet kokių dujų užima tą patį tūrį.

Šį tūrį galima apskaičiuoti, jei žinoma masė 1 l dujų. Normaliomis sąlygomis sąlygos, (n.s.) t.y. temperatūra 273К (О°С) ir spaudimas 101 325 Pa (760 mmHg) , 1 litro vandenilio masė yra 0,09 g, molinė masė 1,008 2 = 2,016 g/mol. Tada tūris, kurį normaliomis sąlygomis užima 1 molis vandenilio, yra lygus 22,4 l

Tomis pačiomis sąlygomis masė 1l deguonies 1,492g ; krūminiai 32g/mol . Tada deguonies tūris esant (n.s.) taip pat lygus 22,4 mol.

Taigi:

Molinis dujų tūris yra medžiagos tūrio ir tos medžiagos kiekio santykis:

Kur V m - molinis dujų tūris (matmenysl/mol ); V – sistemos medžiagos tūris;n - medžiagos kiekis sistemoje. Įrašo pavyzdys:V m dujų (Na.)=22,4 l/mol.

Remiantis Avogadro dėsniu, nustatomos dujinių medžiagų molinės masės. Kaip daugiau masės dujų molekulių, tuo didesnė to paties tūrio dujų masė. Tomis pačiomis sąlygomis yra vienodi dujų kiekiai tas pats numeris molekulių, taigi ir dujų moliai. Masės santykis vienodos apimties dujų kiekis yra lygus jų molinių masių santykiui:

Kur m 1 - tam tikro tūrio pirmųjų dujų masė; m 2 — tokio pat tūrio antrųjų dujų masė; M 1 Ir M 2 - pirmosios ir antrosios dujų molinės masės.

Paprastai dujų tankis nustatomas atsižvelgiant į lengviausias dujas - vandenilį (žymimas D H2 ). Vandenilio molinė masė yra 2g/mol . Todėl gauname.

Medžiagos molekulinė masė dujinė būsena lygus jo dvigubam vandenilio tankiui.

Dažnai dujų tankis nustatomas oro atžvilgiu (D B ) . Nors oras yra dujų mišinys, jie vis tiek kalba apie jo vidutinę molinę masę. Jis lygus 29 g/mol. Šiuo atveju molinė masė nustatoma pagal išraišką M = 29D B .

Molekulinių masių nustatymas parodė, kad paprastų dujų molekulės susideda iš dviejų atomų (H2, F2, Cl2, O2 N2) , o iš vieno atomo susidaro inertinių dujų molekulės (Jis, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Tauriųjų dujų atveju „molekulė“ ir „atomas“ yra lygiaverčiai.

Boyle-Mariotte įstatymas: adresu pastovi temperatūra apimtis duotas kiekis dujos yra atvirkščiai proporcingos jų slėgiui.Iš čia pV = konst ,
Kur r - spaudimas, V - dujų tūris.

Gay-Lussac dėsnis: esant pastoviam slėgiui ir dujų tūrio pokytis yra tiesiogiai proporcingas temperatūrai, t.y.
V/T = pastovus,
Kur T - temperatūra pagal skalę KAM (kelvinas)

Kombinuotas Boyle dujų įstatymas – Mariotte ir Gay-Lussac:
pV/T = pastovus.
Ši formulė dažniausiai naudojama apskaičiuojant dujų tūrį tam tikromis sąlygomis, jei žinomas jų tūris kitomis sąlygomis. Jei pereinama iš normalių sąlygų (arba į normalias sąlygas), ši formulė parašyta taip:
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
Kur r 0 ,V 0 ,T 0 -slėgis, dujų tūris ir temperatūra normaliomis sąlygomis ( r 0 = 101 325 Pa , T 0 = 273 tūkst V 0 =22,4 l/mol) .

Jei žinoma dujų masė ir kiekis, bet reikia apskaičiuoti jų tūrį arba atvirkščiai, naudokite Mendelejevo-Clayperono lygtis:

Kur n - dujinės medžiagos kiekis, mol; m — masė, g; M - molinė dujų masė, g/iol ; R — universali dujų konstanta. R = 8,31 J/(mol*K)

Norėdami sužinoti bet kokių dujinių medžiagų sudėtį, turite mokėti dirbti su tokiomis sąvokomis kaip medžiagos molinis tūris, molinė masė ir tankis. Šiame straipsnyje apžvelgsime, kas yra molinis tūris ir kaip jį apskaičiuoti?

Medžiagos kiekis

Kiekybiniai skaičiavimai atliekami siekiant realiai atlikti tam tikrą procesą arba išsiaiškinti tam tikros medžiagos sudėtį ir struktūrą. Šiuos skaičiavimus atlikti nepatogu absoliučios vertės atomų ar molekulių masė, nes jie labai maži. Daugeliu atvejų santykinės atominės masės taip pat negali būti naudojamos, nes jos nesusijusios su visuotinai pripažintais medžiagos masės ar tūrio matais. Todėl buvo įvesta medžiagos kiekio sąvoka, kuri yra žymima Graikiškas laiškas v (nuogas) arba n. Medžiagos kiekis yra proporcingas medžiagoje esančių medžiagų skaičiui struktūriniai padaliniai(molekulės, atominės dalelės).

Medžiagos kiekio vienetas yra molis.

Molis – tai medžiagos kiekis, turintis tiek pat struktūrinių vienetų, kiek atomų yra 12 g anglies izotopo.

1 atomo masė yra 12 a. e.m., todėl atomų skaičius 12 g anglies izotopų yra lygus:

Na = 12g/12*1,66057*10 iki galios-24g=6,0221*10 iki 23 galios

Fizinis dydis Na vadinamas Avogadro konstanta. Viename molyje bet kurios medžiagos yra 6,02 * 10 iki 23 dalelių.

Ryžiai. 1. Avogadro dėsnis.

Molinis dujų tūris

Molinis dujų tūris yra medžiagos tūrio ir tos medžiagos kiekio santykis. Ši vertė apskaičiuojama dalijant medžiagos molinę masę iš jos tankio pagal šią formulę:

kur Vm – molinis tūris, M – molinė masė, o p – medžiagos tankis.

Ryžiai. 2. Molinio tūrio formulė.

IN tarptautinė sistema Dujinių medžiagų molinio tūrio matavimas atliekamas kubinių metrų vienam moliui (m 3 /mol)

Dujinių medžiagų molinis tūris skiriasi nuo skystos ir kietos būsenos medžiagų tuo, kad dujinis elementas, kurio kiekis yra 1 molis, visada užima tą patį tūrį (jei tenkinami tie patys parametrai).

Dujų tūris priklauso nuo temperatūros ir slėgio, todėl skaičiuodami turėtumėte atsižvelgti į dujų tūrį įprastomis sąlygomis. Normaliomis sąlygomis laikoma 0 laipsnių temperatūra ir 101,325 kPa slėgis. 1 molio dujų molinis tūris normaliomis sąlygomis visada yra vienodas ir lygus 22,41 dm 3 /mol. Šis tūris vadinamas moliniu tūriu idealios dujos. Tai yra, 1 molyje bet kokių dujų (deguonies, vandenilio, oro) tūris yra 22,41 dm 3 /m.

Ryžiai. 3. Molinis dujų tūris normaliomis sąlygomis.

Lentelė "Molinis dujų tūris"

Šioje lentelėje parodytas kai kurių dujų tūris: