Gjetja e vëllimit molar. Vëllimi i një mol gazi në kushte normale

Vëllimi molar i gazit e barabartë me raportin vëllimi i gazit në sasinë e substancës së këtij gazi, d.m.th.

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

ku V m është vëllimi molar i gazit - konstante për çdo gaz në kushte të caktuara;

V(X) – vëllimi i gazit X;

n(X) – sasia e substancës së gazit X.

Vëllimi molar i gazeve në kushte normale(presioni normal p n = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa dhe temperatura T n = 273,15 K ≈ 273 K) është V m = 22,4 l/mol.

Ligjet ideale të gazit

Në llogaritjet që përfshijnë gazrat, shpesh është e nevojshme të kaloni nga këto kushte në ato normale ose anasjelltas. Në këtë rast, është e përshtatshme të përdorni formulën e mëposhtme nga ligji i kombinuar i gazit të Boyle-Mariotte dhe Gay-Lussac:

pV / T = p n V n / T n

Ku p është presioni; V - vëllimi; T - temperatura në shkallën Kelvin; indeksi “n” tregon kushte normale.

Pjesa e vëllimit

Përbërja e përzierjeve të gazit shpesh shprehet duke përdorur fraksionin vëllimor - raporti i vëllimit të një komponenti të caktuar me vëllimin e përgjithshëm të sistemit, d.m.th.

φ(X) = V(X) / V

ku φ(X) - fraksion vëllimor komponenti X;

V(X) - vëllimi i komponentit X;

V është vëllimi i sistemit.

Pjesa vëllimore është një sasi pa dimension, ajo shprehet në fraksione të njësisë ose në përqindje.

Shembulli 1. Çfarë vëllimi do të zërë amoniaku me peshë 51 g në temperaturën 20°C dhe presionin 250 kPa?

Shembulli 2. Përcaktoni vëllimin që një përzierje gazi që përmban hidrogjen, me peshë 1,4 g dhe azot, me peshë 5,6 g, do të zërë në kushte normale.

Ligji i marrëdhënieve vëllimore

Si të zgjidhni një problem duke përdorur "Ligjin e Marrëdhënieve Volumetrike"?

Ligji i raporteve të vëllimit: Vëllimet e gazeve të përfshirë në një reaksion lidhen me njëri-tjetrin si numra të plotë të vegjël të barabartë me koeficientët në ekuacionin e reaksionit.

Koeficientët në ekuacionet e reaksionit tregojnë numrin e vëllimeve të reaksionit dhe të formuar substanca të gazta.

Shembull. Llogaritni vëllimin e ajrit që nevojitet për të djegur 112 litra acetilen.

1. Përpilojmë ekuacionin e reaksionit:

2. Bazuar në ligjin e marrëdhënieve vëllimore, llogarisim vëllimin e oksigjenit:

112 / 2 = X / 5, nga ku X = 112 5 / 2 = 280l

3. Përcaktoni vëllimin e ajrit:

V(ajër) = V(O 2) / φ(O 2)

V(ajër) = 280 / 0,2 = 1400 l.

P1V1=P2V2, ose, që është e njëjtë, PV=const (ligji Boyle-Mariotte). Në presion konstant Raporti i vëllimit me temperaturën mbetet konstant: V/T=konst (ligji i Gay-Lussac). Nëse rregullojmë volumin, atëherë P/T=const (ligji i Charles). Kombinimi i këtyre tre ligjeve jep një ligj universal që thotë se PV/T=konst. Ky ekuacion u krijua fizikan francez B. Clapeyron në 1834.

Vlera e konstantës përcaktohet vetëm nga sasia e substancës gazi. DI. Mendeleev nxori një ekuacion për një nishan në 1874. Pra është vlera e konstantës universale: R=8.314 J/(mol∙K). Pra PV=RT. Në rastin e një sasie arbitrare gaziνPV=νRT. Sasia e një lënde në vetvete mund të gjendet nga masa në masë molare: ν=m/M.

Masa molare numerikisht është e barabartë me masën molekulare relative. Kjo e fundit mund të gjendet nga tabela periodike është treguar në qelizën e elementit, si rregull, . Pesha molekulare është e barabartë me shumën pesha molekulare elementet e përfshira në të. Në rastin e atomeve me valenca të ndryshme, kërkohet një indeks. Aktiv në mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Kushtet normale për gazrat në Zakonisht supozohet se P0 = 1 atm = 101,325 kPa, temperatura T0 = 273,15 K = 0°C. Tani mund të gjeni vëllimin e një nishani gazi në normale kushtet: Vm=RT/P0=8.314∙273.15/101.325=22.413 l/mol. Kjo vlera tabelareështë vëllimi molar.

Në kushte normale kushtet sasia në raport me vëllimin gazi në vëllim molar: ν=V/Vm. Për arbitraritet kushtet duhet të përdorni drejtpërdrejt ekuacionin Mendeleev-Klapeyron: ν=PV/RT.

Kështu, për të gjetur vëllimin gazi në normale kushtet, ju duhet sasia e substancës (numri i nishaneve) të kësaj gazi shumëzohet me vëllimin molar të barabartë me 22,4 l/mol. Operacioni i kundërt ju mund të gjeni sasinë e një lënde nga një vëllim i caktuar.

Për të gjetur vëllimin e një mol të një lënde në një të ngurtë ose gjendje e lëngshme, gjeni masën e saj molare dhe pjesëtojeni me dendësinë e saj. Një mol i çdo gazi në kushte normale ka një vëllim prej 22.4 litrash. Nëse kushtet ndryshojnë, llogaritni vëllimin e një nishani duke përdorur ekuacionin Clapeyron-Mendeleev.

Do t'ju duhet

• Tabela periodike e Mendelejevit, tabela e densitetit të substancave, matës presioni dhe termometri.

Udhëzimet

Përcaktimi i vëllimit të një mol ose të ngurtë
Përcaktoni formula kimike e ngurtë ose e lëngët që po studiohet. Më pas, duke përdorur tabela periodike Gjeni Mendelejevin masat atomike elementet që përfshihen në formulë. Nëse dikush përfshihet në formulë më shumë se një herë, shumëzojeni masën e tij atomike me atë numër. Mblidhni masat atomike dhe merrni masën molekulare nga e cila përbëhet të ngurta ose të lëngshme. Do të jetë numerikisht e barabartë me masën molare të matur në gram për mol.

Duke përdorur tabelën e densitetit të substancave, gjeni këtë vlerë për materialin e trupit ose lëngut që studiohet. Pas kësaj masën molare e ndajmë me dendësinë e substancës, e matur në g/cm³ V=M/ρ. Rezultati është vëllimi i një mol në cm³. Nëse substanca mbetet e panjohur, do të jetë e pamundur të përcaktohet vëllimi i një mol të saj.

: V = n*Vm, ku V është vëllimi i gazit (l), n është sasia e substancës (mol), Vm është vëllimi molar i gazit (l/mol), në normale (norma) është një vlerë standarde dhe është e barabartë me 22,4 l/mol. Ndodh që në një gjendje nuk ka sasi të një lënde, por ka masë një substancë të caktuar, atëherë bëjmë këtë: n = m/M, ku m është masa e substancës (g), M – masë molare substanca (g/mol). Masën molare e gjejmë duke përdorur tabelën D.I. Mendeleev: nën çdo element është masa e tij atomike, mblidhni të gjitha masat dhe merrni atë që na nevojitet. Por detyra të tilla janë mjaft të rralla, zakonisht të pranishme në detyra. Zgjidhja e problemeve të tilla ndryshon paksa. Le të shohim një shembull.

Çfarë vëllimi hidrogjeni do të lirohet në kushte normale nëse alumini me peshë 10,8 g tretet në acid klorhidrik të tepërt.

Nëse kemi të bëjmë me një sistem gazi, atëherë vlen formula e mëposhtme: q(x) = V(x)/V, ku q(x)(phi) është fraksioni i komponentit, V(x) është vëllimi i komponenti (l), V – vëllimi i sistemit (l). Për të gjetur vëllimin e një komponenti, marrim formulën: V(x) = q(x)*V. Dhe nëse keni nevojë të gjeni vëllimin e sistemit, atëherë: V = V(x)/q(x).

Ju lutemi vini re

Ka formula të tjera për gjetjen e vëllimit, por nëse keni nevojë të gjeni vëllimin e një gazi, vetëm formulat e dhëna në këtë artikull janë të përshtatshme.

Burimet:

• "Manuali i kimisë", G.P. Khomchenko, 2005.
• si të gjeni sasinë e punës
• Gjeni vëllimin e hidrogjenit gjatë elektrolizës së tretësirës së ZnSO4

Një gaz ideal është ai në të cilin ndërveprimi ndërmjet molekulave është i papërfillshëm. Përveç presionit, gjendja e një gazi karakterizohet nga temperatura dhe vëllimi. Marrëdhëniet midis këtyre parametrave pasqyrohen në ligjet e gazit.

Udhëzimet

Presioni i një gazi është drejtpërdrejt proporcional me temperaturën e tij, sasinë e substancës dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me vëllimin e enës së zënë nga gazi. Koeficienti i proporcionalitetit është konstanta universale e gazit R, afërsisht e barabartë me 8.314. Ajo matet në joule e ndarë me nishane dhe me .

Ky pozicion formon varësinë matematikore P=νRT/V, ku ν është sasia e substancës (mol), R=8.314 është konstanta universale e gazit (J/mol K), T është temperatura e gazit, V është vëllimi. Presioni shprehet në. Mund të shprehet dhe , me 1 atm = 101.325 kPa.

Varësia e konsideruar është pasojë e ekuacionit Mendeleev-Klapeyron PV=(m/M) RT. Këtu m është masa e gazit (g), M është masa e tij molare (g/mol), dhe fraksioni m/M jep sasinë totale të substancës ν, ose numrin e moleve. Ekuacioni Mendeleev-Klapeyron është i vlefshëm për të gjithë gazrat që mund të merren parasysh. Ky është ligji i gazit fizik.

Gazrat janë më së shumti objekt i thjeshtë për kërkime, prandaj janë studiuar më plotësisht vetitë dhe reaksionet e tyre ndërmjet substancave të gazta. Për ta bërë më të lehtë për ne të kuptojmë rregullat e vendimit detyrat e llogaritjes,bazuar në ekuacione reaksionet kimike, këshillohet që këto ligje të merren parasysh që në fillim të studimit sistematik të kimisë së përgjithshme

Shkencëtari francez J.L. Gay-Lussac parashtroi ligjin Marrëdhëniet vëllimore:

Për shembull, 1 litër klor lidhet me 1 litër hidrogjen , duke formuar 2 litra klorur hidrogjeni ; 2 l oksid squfuri (IV) lidheni me 1 litër oksigjen, duke formuar 1 litër oksid squfuri (VI).

Ky ligj e lejoi shkencëtarin italian supozojmë se molekulat e gazrave të thjeshtë ( hidrogjeni, oksigjeni, azoti, klori etj. ) përbëhet nga dy atome identike . Kur hidrogjeni bashkohet me klorin, molekulat e tyre shpërbëhen në atome dhe këta të fundit formojnë molekula të klorurit të hidrogjenit. Por meqenëse dy molekula të klorurit të hidrogjenit formohen nga një molekulë hidrogjeni dhe një molekulë klori, vëllimi i kësaj të fundit duhet të jetë i barabartë me shumën e vëllimeve të gazeve origjinale.
Kështu, marrëdhëniet vëllimore shpjegohen lehtësisht nëse vijojmë nga ideja e natyrës diatomike të molekulave të gazeve të thjeshta ( H2, Cl2, O2, N2, etj. ) - Kjo, nga ana tjetër, shërben si provë e natyrës diatomike të molekulave të këtyre substancave.
Studimi i vetive të gazeve lejoi A. Avogadro të parashtrojë një hipotezë, e cila më pas u konfirmua nga të dhënat eksperimentale, dhe për këtë arsye u bë i njohur si ligji i Avogadro:

Ligji i Avogadro-s nënkupton një të rëndësishme pasojë: në të njëjtat kushte, 1 mol i çdo gazi zë të njëjtin vëllim.

Ky vëllim mund të llogaritet nëse dihet masa 1 l gazit. Në kushte normale kushtet, (n.s.) pra temperatura 273K (O°С) dhe presioni 101,325 Pa (760 mmHg) , masa e 1 litër hidrogjen është 0,09 g, masa molare e tij është 1,008 2 = 2,016 g/mol. Atëherë vëllimi i zënë nga 1 mol hidrogjen në kushte normale është i barabartë me 22,4 l

Në të njëjtat kushte masa 1l oksigjen 1.492 g ; molare 32 g/mol . Atëherë vëllimi i oksigjenit në (n.s.) është gjithashtu i barabartë me 22.4 mol.

Prandaj:

Vëllimi molar i një gazi është raporti i vëllimit të një substance me sasinë e asaj substance:

Ku V m - vëllimi molar i gazit (dimensionil/mol ); V është vëllimi i substancës së sistemit;n - sasia e substancës në sistem. Shembull i hyrjes:V m gazi (Epo.)=22,4 l/mol.

Në bazë të ligjit të Avogadro-s, përcaktohen masat molare të substancave të gazta. Si më shumë masë molekulat e gazit, aq më e madhe është masa e vëllimit të njëjtë të gazit. Vëllime të barabarta të gazeve në të njëjtat kushte përmbajnë të njëjtin numër molekula, dhe për rrjedhojë mole gazesh. Raporti i masës vëllime të barabarta gazrat është e barabartë me raportin e masave të tyre molare:

Ku m 1 - masa e një vëllimi të caktuar të gazit të parë; m 2 - masa e të njëjtit vëllim të gazit të dytë; M 1 Dhe M 2 - masat molare të gazit të parë dhe të dytë.

Në mënyrë tipike, dendësia e gazit përcaktohet në lidhje me gazin më të lehtë - hidrogjenin (shënohet D H2 ). Masa molare e hidrogjenit është 2 g/mol . Prandaj marrim.

Masa molekulare e një lënde në gjendje e gaztë e barabartë me densitetin e dyfishtë të hidrogjenit.

Shpesh dendësia e një gazi përcaktohet në raport me ajrin (D B ) . Megjithëse ajri është një përzierje gazesh, ata ende flasin për masën e tij mesatare molare. Është e barabartë me 29 g/mol. Në këtë rast, masa molare përcaktohet nga shprehja M = 29D B .

Përcaktimi i masave molekulare tregoi se molekulat e gazeve të thjeshta përbëhen nga dy atome (H2, F2,Cl2, O2 N2) , dhe molekulat e gazeve inerte janë bërë nga një atom (Ai, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Për gazet fisnike, "molekula" dhe "atom" janë ekuivalente.

Ligji Boyle-Mariotte: në temperaturë konstante vëllimi sasia e dhënë gazi është në përpjesëtim të zhdrejtë me presionin nën të cilin ndodhet.Nga këtu pV = konst ,
Ku r - presioni, V - vëllimi i gazit.

Ligji i Gay-Lussac: në presion konstant dhe ndryshimi i vëllimit të gazit është drejtpërdrejt proporcional me temperaturën, d.m.th.
V/T = konst,
Ku T - temperatura në shkallë TE (kelvin)

Ligji i kombinuar i gazit i Boyle - Mariotte dhe Gay-Lussac:
pV/T = konst.
Kjo formulë zakonisht përdoret për të llogaritur vëllimin e një gazi në kushte të dhëna nëse vëllimi i tij në kushte të tjera dihet. Nëse bëhet një kalim nga kushtet normale (ose në kushte normale), atëherë kjo formulë shkruhet si më poshtë:
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
Ku r 0 , V 0 ,T 0 - Presioni, vëllimi i gazit dhe temperatura në kushte normale ( r 0 = 101 325 Pa , T 0 = 273 K V 0 =22,4 l/mol) .

Nëse masa dhe sasia e një gazi dihen, por është e nevojshme të llogaritet vëllimi i tij, ose anasjelltas, përdorni Ekuacioni Mendeleev-Clayperon:

Ku n - sasia e substancës së gazit, mol; m - masë, g; M - masa molare e gazit, g/iol ; R — konstante universale e gazit. R = 8,31 J/(mol*K)

Për të zbuluar përbërjen e çdo substance të gaztë, duhet të jeni në gjendje të operoni me koncepte të tilla si vëllimi molar, masa molare dhe dendësia e substancës. Në këtë artikull do të shohim se çfarë është vëllimi molar dhe si ta llogarisim atë?

Sasia e substancës

Llogaritjet sasiore kryhen për të kryer realisht një proces të caktuar ose për të zbuluar përbërjen dhe strukturën e një substance të caktuar. Këto llogaritje janë të papërshtatshme për t'u kryer vlerat absolute masa e atomeve ose molekulave sepse janë shumë të vogla. Masat atomike relative gjithashtu nuk mund të përdoren në shumicën e rasteve, pasi ato nuk lidhen me masat e pranuara përgjithësisht të masës ose vëllimit të një substance. Prandaj, u prezantua koncepti i sasisë së një substance, i cili shënohet Letra greke v (lakuriq) ose n. Sasia e një substance është proporcionale me numrin e substancave që përmbahen në substancë njësitë strukturore(molekulat, grimcat atomike).

Njësia e sasisë së një lënde është nishani.

Një mol është një sasi e substancës që përmban të njëjtin numër njësish strukturore sa ka atome që përmbahen në 12 g të një izotopi karboni.

Masa e 1 atomit është 12 a. e.m., prandaj numri i atomeve në 12 g izotop karboni është i barabartë me:

Na= 12g/12*1.66057*10 me fuqi-24g=6.0221*10 me fuqi 23

Sasia fizike Na quhet konstante e Avogadros. Një mol i çdo substance përmban 6.02 * 10 në fuqinë e 23 grimcave.

Oriz. 1. Ligji i Avogadros.

Vëllimi molar i gazit

Vëllimi molar i një gazi është raporti i vëllimit të një substance me sasinë e asaj substance. Kjo vlerë llogaritet duke pjesëtuar masën molare të një lënde me densitetin e saj duke përdorur formulën e mëposhtme:

ku Vm është vëllimi molar, M është masa molare dhe p është dendësia e substancës.

Oriz. 2. Formula e vëllimit molar.

NË sistemit ndërkombëtar Matja e vëllimit molar të substancave të gazta kryhet në metra kub për mol (m 3 /mol)

Vëllimi molar i substancave të gazta ndryshon nga substancat në gjendje të lëngët dhe të ngurtë në atë që një element i gaztë me një sasi prej 1 mol zë gjithmonë të njëjtin vëllim (nëse plotësohen të njëjtat parametra).

Vëllimi i gazit varet nga temperatura dhe presioni, kështu që kur llogaritni, duhet të merrni vëllimin e gazit në kushte normale. Kushtet normale konsiderohen të jenë një temperaturë prej 0 gradë dhe një presion prej 101.325 kPa. Vëllimi molar i 1 mol gaz në kushte normale është gjithmonë i njëjtë dhe i barabartë me 22,41 dm 3 /mol. Ky vëllim quhet vëllim molar gaz ideal. Domethënë, në 1 mol të çdo gazi (oksigjen, hidrogjen, ajër) vëllimi është 22,41 dm 3 /m.

Oriz. 3. Vëllimi molar i gazit në kushte normale.

Tabela "Vëllimi molar i gazeve"

Tabela e mëposhtme tregon vëllimin e disa gazeve: