Nađite molarni volumen plina. Određivanje molarnog volumena plinova. Zakoni idealnih plinova. Volumni udio

Lekcija 1.

Tema: Količina tvari. Madež

Kemija je znanost o supstancama. Kako mjeriti tvari? U kojim jedinicama? U molekulama koje čine tvari, ali to je vrlo teško učiniti. U gramima, kilogramima ili miligramima, ali ovako se mjeri masa. Što ako spojimo masu koja se mjeri na vagi i broj molekula tvari, je li to moguće?

a) H-vodik

A n = 1a.u.m.

1a.u.m = 1,66*10 -24 g

Uzmimo 1g vodika i izbrojimo broj vodikovih atoma u toj masi (neka učenici to naprave pomoću kalkulatora).

N n = 1g / (1,66*10 -24) g = 6,02*10 23

b) O-kisik

A o = 16 a.u.m = 16 * 1,67 * 10 -24 g

N o = 16 g / (16 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23

c) C-ugljik

A c = 12a.u.m = 12*1,67*10 -24 g

Nc = 12g / (12* 1,66*10 -24) g = 6,02*10 23

Zaključimo: ako uzmemo masu tvari koja je po veličini jednaka atomskoj masi, ali uzeta u gramima, tada će uvijek postojati (za bilo koju tvar) 6,02 * 10 23 atoma te tvari.

H 2 O - voda

18 g / (18 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23 molekula vode, itd.

N a = 6,02*10 23 - Avogadrov broj ili konstanta.

Mol je količina tvari koja sadrži 6,02 * 10 23 molekula, atoma ili iona, tj. strukturne jedinice.

Postoje molovi molekula, molovi atoma, molovi iona.

n je broj molova (često se označava broj molova),
N je broj atoma ili molekula,
N a = Avogadrova konstanta.

Kmol = 10 3 mol, mmol = 10 -3 mol.

Portret Amedea Avogadra prikazati na multimedijskoj instalaciji i ukratko govoriti o njemu ili uputiti učenika da pripremi kratko izvješće o životu znanstvenika.

Lekcija 2.

Tema: “Molarna masa tvari”

Kolika je masa 1 mola tvari? (Učenici često mogu sami izvući zaključak.)

Masa jednog mola tvari jednaka je njezinoj molekulskoj masi, ali izražena u gramima. Masa jednog mola tvari naziva se molarna masa i označava se s M.

Formule:

M - molarna masa,
n - broj molova,
m je masa tvari.

Masa mola se mjeri u g/mol, masa kmola se mjeri u kg/kmol, masa mmola se mjeri u mg/mol.

Ispunite tablicu (stolovi su raspoređeni).

Supstanca	Broj molekula N=N a n	Molekulska masa M= (izračunato prema PSHE)	Broj madeža n()=	Masa tvari m = Mn
			5 mol
H2SO4
	12 ,0 4*10 26

Lekcija 3.

Tema: Molarni volumen plinova

Riješimo problem. Odredite volumen vode čija je masa pri normalnim uvjetima 180 g

dano:

Oni. volumen tekućine i čvrste tvari Brojimo kroz gustoću.

Ali, kada se računa volumen plinova, nije potrebno znati gustoću. Zašto?

Talijanski znanstvenik Avogadro utvrdio je da je u jednakih volumena Različiti plinovi pod istim uvjetima (tlak, temperatura) sadrže isti broj molekula – ova se tvrdnja naziva Avogadrov zakon.

Oni. ako je pod jednakim uvjetima V(H 2) =V(O 2), tada je n(H 2) =n(O 2) i obrnuto, ako je pod jednakim uvjetima n(H 2) =n(O 2), tada će volumeni tih plinova biti isti. A mol tvari uvijek sadrži isti broj molekula 6,02 * 10 23.

Zaključujemo - pod istim uvjetima molovi plinova trebali bi zauzimati isti volumen.

Pod normalnim uvjetima (t=0, P=101,3 kPa. ili 760 mm Hg.), molovi bilo kojeg plina zauzimaju isti volumen. Taj se volumen naziva molarni.

Vm = 22,4 l/mol

1 kmol zauzima volumen od -22,4 m 3 /kmol, 1 mmol zauzima volumen od -22,4 ml/mmol.

Primjer 1.(Rješava se na ploči):

Primjer 2.(Možete zamoliti učenike da riješe):

dano:	Riješenje:
m(H2)=20g V(H2)=?

Neka učenici ispune tablicu.

Supstanca	Broj molekula N = n N a	Masa tvari m = Mn	Broj madeža n=	Molekulska masa M= (može odrediti PSHE)	Volumen V=V m n

Molarni volumen plina jednak je omjeru volumena plina i količine tvari tog plina, tj.

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

gdje je V m molarni volumen plina - konstantna vrijednost za bilo koji plin pod danim uvjetima;

V(X) – volumen plina X;

n(X) – količina plinovite tvari X.

Molarni volumen plinova u normalnim uvjetima ( normalan pritisak pH = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa i temperatura Tn = 273,15 K ≈ 273 K) je V m = 22,4 l/mol.

Zakoni idealnog plina

U proračunima koji uključuju plinove često je potrebno prijeći s ovih uvjeta na normalne ili obrnuto. U ovom slučaju, prikladno je koristiti formulu koja slijedi iz kombiniranog plinskog zakona Boyle-Mariottea i Gay-Lussaca:

pV / T = p n V n / T n

Gdje je p tlak; V - volumen; T - temperatura na Kelvinovoj skali; indeks "n" označava normalne uvjete.

Volumni udio

Sastav plinskih smjesa često se izražava volumnim udjelom - omjerom volumena određene komponente prema ukupnom volumenu sustava, tj.

φ(X) = V(X) / V

gdje je φ(X) volumni udio komponente X;

V(X) - volumen komponente X;

V je volumen sustava.

Volumni udio je bezdimenzionalna veličina; izražava se u dijelovima jedinice ili u postocima.

Primjer 1. Koliki će volumen zauzeti amonijak mase 51 g pri temperaturi 20°C i tlaku 250 kPa?

	1. Odredite količinu tvari amonijaka: n(NH3) = m(NH3) / M(NH3) = 51 / 17 = 3 mol. 2. Volumen amonijaka u normalnim uvjetima je: V(NH3) = Vmn(NH3) = 22,43 = 67,2 l. 3. Pomoću formule (3) volumen amonijaka svedemo na ove uvjete (temperatura T = (273 + 20) K = 293 K): V(NH3) = pn Vn (NH3) / pT n = 101,3 293 67,2 / 250 273 = 29,2 l. Odgovor: V(NH 3) = 29,2 l.

Primjer 2. Odredite volumen koji će plinska smjesa koja sadrži vodik, mase 1,4 g i dušik, mase 5,6 g, zauzeti pri normalnim uvjetima.

	1. Odredite količine tvari vodika i dušika: n(N 2) = m(N 2) / M(N 2) = 5,6 / 28 = 0,2 mol n(H2) = m(H2) / M(H2) = 1,4 / 2 = 0,7 mol 2. Budući da u normalnim uvjetima ovi plinovi ne djeluju međusobno, volumen plinske smjese bit će jednak zbroju volumena plinova, tj. V(mješavine) = V(N 2) + V(H 2) = V m n(N 2) + V m n(H2) = 22,4 0,2 + 22,4 0,7 = 20,16 l. Odgovor: V(smjesa) = 20,16 l.

Zakon volumetrijskih odnosa

Kako riješiti problem pomoću “Zakona volumetrijskih odnosa”?

Zakon omjera volumena: Volumeni plinova uključenih u reakciju međusobno su povezani kao mali cijeli brojevi jednaki koeficijentima u jednadžbi reakcije.

Koeficijenti u jednadžbama reakcija pokazuju brojeve volumena reagirajućih i nastalih plinovitih tvari.

Primjer. Izračunajte volumen zraka potreban za izgaranje 112 litara acetilena.

1. Sastavljamo jednadžbu reakcije:

2. Na temelju zakona volumetrijskih odnosa izračunavamo volumen kisika:

112 / 2 = X / 5, odakle je X = 112 5 / 2 = 280l

3. Odredite volumen zraka:

V(zrak) = V(O 2) / φ(O 2)

V(zrak) = 280 / 0,2 = 1400 l.

Uz masu i volumen, kemijski izračuni često koriste količinu tvari proporcionalnu broju strukturnih jedinica sadržanih u tvari. U svakom slučaju mora biti naznačeno na koje se strukturne jedinice (molekule, atome, ione itd.) misli. Jedinica količine tvari je mol.

Mol je količina tvari koja sadrži onoliko molekula, atoma, iona, elektrona ili drugih strukturnih jedinica koliko ima atoma u 12 g izotopa ugljika 12C.

Broj strukturnih jedinica sadržanih u 1 molu tvari (Avogadrova konstanta) određuje se s velikom točnošću; u praktičnim proračunima uzima se jednakim 6,02 1024 mol -1.

Nije teško pokazati da je masa 1 mola tvari (molarna masa), izražena u gramima, brojčano jednaka relativnoj molekulskoj masi te tvari.

Dakle, relativna molekulska težina (ili, skraćeno, molekularna težina) slobodnog klora C1g iznosi 70,90. Stoga je molarna masa molekulskog klora 70,90 g/mol. Međutim, molarna masa atoma klora je upola manja (45,45 g/mol), budući da 1 mol molekule klora Cl sadrži 2 mola atoma klora.

Prema Avogadrovom zakonu, jednaki volumeni svih plinova uzetih na istoj temperaturi i istom tlaku sadrže isti broj molekula. Drugim riječima, isti broj molekula bilo kojeg plina zauzima isti volumen pod istim uvjetima. U isto vrijeme, 1 mol bilo kojeg plina sadrži isti broj molekula. Prema tome, pod istim uvjetima, 1 mol bilo kojeg plina zauzima isti volumen. Taj se volumen naziva molarni volumen plina i pod normalnim uvjetima (0°C, tlak 101, 425 kPa) jednak je 22,4 litre.

Na primjer, izjava "sadržaj ugljičnog dioksida u zraku je 0,04% (vol.)" znači da će pri parcijalnom tlaku CO 2 jednakom tlaku zraka i pri istoj temperaturi, ugljični dioksid sadržan u zraku uzeti do 0,04% ukupnog volumena koji zauzima zrak.

Testni zadatak

1. Usporedite broj molekula sadržanih u 1 g NH 4 i 1 g N 2. U kojem slučaju i koliko puta je broj molekula veći?

2. Izrazi masu jedne molekule sumporovog dioksida u gramima.

4. Koliko se molekula nalazi u 5,00 ml klora u standardnim uvjetima?

4. Koliki volumen u normalnim uvjetima zauzima 27 10 21 molekula plina?

5. Masu jedne molekule NO 2 izrazite u gramima -

6. Koliki je omjer volumena koji zauzimaju 1 mol O2 i 1 mol Oz (uvjeti su isti)?

7. Preuzeto jednake mase kisika, vodika i metana pod istim uvjetima. Odredite omjer uzetih volumena plinova.

8. Na pitanje koliki će volumen zauzimati 1 mol vode u normalnim uvjetima, odgovor je bio: 22,4 litre. Je li ovo točan odgovor?

9. Masu jedne molekule HCl izrazite u gramima.

Koliko se molekula ugljičnog dioksida nalazi u 1 litri zraka ako je volumni udio CO 2 0,04% (normalni uvjeti)?

10. Koliko molova sadrži 1 m 4 bilo kojeg plina u normalnim uvjetima?

11. Izrazite u gramima masu jedne molekule H 2 O-

12. Koliko molova kisika ima u 1 litri zraka, ako je volumen

14. Koliko molova dušika ima 1 litra zraka ako je njegov volumni sadržaj 78% (normalni uvjeti)?

14. Uzete su jednake mase kisika, vodika i dušika pod istim uvjetima. Odredite omjer uzetih volumena plinova.

15. Usporedite broj molekula sadržanih u 1 g NO 2 i 1 g N 2. U kojem slučaju i koliko puta je broj molekula veći?

16. Koliko se molekula nalazi u 2,00 ml vodika pri standardnim uvjetima?

17. Izrazite u gramima masu jedne molekule H 2 O-

18. Koliki volumen zauzima 17 10 21 molekula plina u normalnim uvjetima?

BRZINA KEMIJSKIH REAKCIJA

Prilikom definiranja pojma ubrzati kemijska reakcija potrebno je razlikovati homogene i heterogene reakcije. Ako se reakcija odvija u homogenom sustavu, na primjer, u otopini ili u smjesi plinova, tada se ona odvija u cijelom volumenu sustava. Brzina homogene reakcije je količina tvari koja reagira ili nastaje kao rezultat reakcije u jedinici vremena po jedinici volumena sustava. Budući da je omjer broja molova tvari i volumena u kojem je raspoređena molarna koncentracija tvari, brzina homogene reakcije također se može definirati kao promjena koncentracije po jedinici vremena bilo koje od tvari: početnog reagensa ili produkta reakcije. Kako bi se osiguralo da je rezultat izračuna uvijek pozitivan, bez obzira temelji li se na reagensu ili proizvodu, u formuli se koristi znak "±":

Ovisno o prirodi reakcije, vrijeme se može izraziti ne samo u sekundama, kako to zahtijeva SI sustav, već iu minutama ili satima. Tijekom reakcije veličina njezine brzine nije konstantna, već se kontinuirano mijenja: smanjuje se kako se smanjuju koncentracije polaznih tvari. Gornji izračun daje prosječnu vrijednost brzine reakcije u određenom vremenskom intervalu Δτ = τ 2 – τ 1. Prava (trenutna) brzina definirana je kao granica kojoj teži omjer Δ S/ Δτ pri Δτ → 0, tj. prava brzina jednaka je derivaciji koncentracije u odnosu na vrijeme.

Za reakciju čija jednadžba sadrži stehiometrijske koeficijente koji se razlikuju od jedinice, vrijednosti brzine izražene za različite tvari nisu iste. Na primjer, za reakciju A + 4B = D + 2E, potrošnja tvari A je jedan mol, potrošnja tvari B je tri mola, a opskrba tvari E je dva mola. Zato υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) ili υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Ako se reakcija dogodi između tvari koje se nalaze u različitim fazama heterogenog sustava, tada se može dogoditi samo na granici između tih faza. Na primjer, interakcija između otopine kiseline i komada metala događa se samo na površini metala. Brzina heterogene reakcije je količina tvari koja reagira ili nastaje kao rezultat reakcije po jedinici vremena po jedinici površine sučelja:

Ovisnost brzine kemijske reakcije o koncentraciji reaktanata izražava se zakonom djelovanja mase: na stalna temperatura brzina kemijske reakcije izravno je proporcionalna umnošku molarnih koncentracija tvari koje reagiraju podignutih na potencije jednake koeficijentima u formulama tih tvari u jednadžbi reakcije. Zatim za reakciju

2A + B → proizvodi

omjer vrijedi υ ~ · S A 2 · S B, a za prijelaz na jednakost uvodi se koeficijent razmjernosti k, nazvao konstanta brzine reakcije:

υ = k· S A 2 · S B = k· [A] 2 · [B]

(molarne koncentracije u formulama mogu se označiti slovom S s odgovarajućim indeksom i formulom tvari sadržane u uglate zagrade). Fizikalno značenje konstante brzine reakcije je brzina reakcije pri koncentracijama svih reaktanata jednakih 1 mol/l. Dimenzija konstante brzine reakcije ovisi o broju faktora na desnoj strani jednadžbe i može biti c –1 ; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2) itd., odnosno tako da se u svakom slučaju u izračunima brzina reakcije izražava u mol · l –1 · s –1.

Za heterogene reakcije, jednadžba zakona djelovanja mase uključuje koncentracije samo onih tvari koje su u plinovitom stanju ili u otopini. Koncentracija tvari u čvrstoj fazi je konstantna vrijednost i uključena je u konstantu brzine, na primjer, za proces izgaranja ugljena C + O 2 = CO 2, zakon djelovanja mase je napisan:

υ = kI·const··= k·,

Gdje k= kI konst.

U sustavima u kojima su jedna ili više tvari plinovi, brzina reakcije također ovisi o tlaku. Na primjer, kada vodik stupa u interakciju s parama joda H 2 + I 2 = 2HI, brzina kemijske reakcije bit će određena izrazom:

υ = k··.

Ako tlak povećate, na primjer, 4 puta, tada će se volumen koji zauzima sustav smanjiti za isti iznos, a posljedično će se koncentracije svake od reagirajućih tvari povećati za isti iznos. Brzina reakcije u ovom će se slučaju povećati 9 puta

Ovisnost brzine reakcije o temperaturi opisano van't Hoffovim pravilom: sa svakim povećanjem temperature od 10 stupnjeva, brzina reakcije se povećava za 2-4 puta. To znači da kako se temperatura povećava u aritmetičkoj progresiji, brzina kemijske reakcije eksponencijalno raste. Baza u formuli progresije je temperaturni koeficijent brzine reakcijeγ, koji pokazuje koliko se puta povećava brzina dane reakcije (ili, što je isto, konstanta brzine) s porastom temperature za 10 stupnjeva. Matematički, Van't Hoffovo pravilo izraženo je formulama:

ili

gdje su i brzine reakcije na početku t 1 i konačni t 2 temperature. Van't Hoffovo pravilo se također može izraziti sljedećim odnosima:

; ; ; ,

gdje su i brzina i konstanta brzine reakcije pri temperaturi t; i – iste vrijednosti na temperaturi t +10n; n– broj intervala od “deset stupnjeva” ( n =(t 2 –t 1)/10), za koliko se promijenila temperatura (može biti cijeli ili razlomački broj, pozitivan ili negativan).

Testni zadatak

1. Odredite vrijednost konstante brzine za reakciju A + B -> AB, ako je pri koncentracijama tvari A i B jednakih 0,05 odnosno 0,01 mol/l, brzina reakcije 5 10 -5 mol/(l -min).

2. Koliko će se puta promijeniti brzina reakcije 2A + B -> A2B ako se koncentracija tvari A poveća 2 puta, a koncentracija tvari B smanji 2 puta?

4. Koliko puta treba povećati koncentraciju tvari B 2 u sustavu 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g) da kada se koncentracija tvari A smanji za 4 puta , brzina izravne reakcije se ne mijenja ?

4. Neko vrijeme nakon početka reakcije 3A+B->2C+D koncentracije tvari bile su: [A] =0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] = 0,008 mol/l. Kolike su početne koncentracije tvari A i B?

5. U sustavu CO + C1 2 = COC1 2 koncentracija je povećana s 0,04 na 0,12 mol/l, a koncentracija klora s 0,02 na 0,06 mol/l. Koliko se puta povećala brzina prednje reakcije?

6. Reakcija između tvari A i B izražena je jednadžbom: A + 2B → C. Početne koncentracije su: [A] 0 = 0,04 mol/l, [B] o = 0,05 mol/l. Konstanta brzine reakcije je 0,4. Pronaći početna brzina reakcije i brzina reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,01 mol/l.

7. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2CO + O2 = 2CO2 koja se odvija u zatvorenoj posudi ako se tlak udvostruči?

8. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije ako se temperatura sustava poveća s 20 °C na 100 °C, uzimajući vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije jednakom 4.

9. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) ako se tlak u sustavu poveća 4 puta;

10. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) ako se volumen sustava smanji 4 puta?

11. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) ako se koncentracija NO poveća 4 puta?

12. Koliki je temperaturni koeficijent brzine reakcije ako se s povećanjem temperature za 40 stupnjeva brzina reakcije

povećava za 15,6 puta?

14. . Nađite vrijednost konstante brzine za reakciju A + B -> AB, ako je pri koncentracijama tvari A i B jednakih 0,07 odnosno 0,09 mol/l, brzina reakcije 2,7 10 -5 mol/(l-min). ).

14. Reakcija između tvari A i B izražena je jednadžbom: A + 2B → C. Početne koncentracije su: [A] 0 = 0,01 mol/l, [B] o = 0,04 mol/l. Konstanta brzine reakcije je 0,5. Odredite početnu brzinu reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,01 mol/l.

15. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) ako se tlak u sustavu udvostruči;

16. U sustavu CO + C1 2 = COC1 2 koncentracija je povećana s 0,05 na 0,1 mol/l, a koncentracija klora s 0,04 na 0,06 mol/l. Koliko se puta povećala brzina prednje reakcije?

17. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije ako se temperatura sustava poveća s 20 °C na 80 °C, uzimajući vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije jednakom 2.

18. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije ako se temperatura sustava poveća s 40 °C na 90 °C, uzimajući vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije jednakom 4.

KEMIJSKA VEZA. NASTANAK I GRAĐA MOLEKULA

1.Koje vrste kemijskih veza poznajete? Navedite primjer nastanka ionske veze metodom valentne veze.

2. Koja se kemijska veza naziva kovalentnom? Što je karakteristično za kovalentni tip veze?

4. Koja svojstva karakterizira kovalentna veza? Pokažite to konkretnim primjerima.

4. Koja je vrsta kemijske veze u molekulama H2; Cl 2 HC1?

5.Kakva je priroda veza u molekulama? NCI 4 CS 2, CO 2? Za svaki od njih označite smjer pomaka zajedničkog elektronskog para.

6. Koja se kemijska veza naziva ionskom? Što je karakteristično za ionski tip veze?

7. Koja je vrsta veze u molekulama NaCl, N 2, Cl 2?

8. Zamislite sve moguće načine preklapanje s-orbitale s p-orbitalom;. Naznačite smjer komunikacije u ovom slučaju.

9. Objasnite donorsko-akceptorski mehanizam kovalentnih veza na primjeru nastanka fosfonijevog iona [PH 4 ]+.

10. U molekulama CO, C0 2, je li veza polarna ili nepolarna? Objasniti. Opišite vodikovu vezu.

11. Zašto su neke molekule koje imaju polarne veze općenito nepolarne?

12.Kovalentni ili ionski tip veze karakterističan je za spojeve: Nal, S0 2, KF? Zašto je ionska veza ekstremni slučaj kovalentne veze?

14. Što je metalna veza? Po čemu se razlikuje od kovalentne veze? Koja svojstva metala određuje?

14. Kakva je priroda veza među atomima u molekulama; KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Kako možemo objasniti veliku čvrstoću veze između atoma u molekuli dušika N2 i znatno nižu čvrstoću u molekuli fosfora P4?

16 . Kakva se veza naziva vodikovom vezom? Zašto stvaranje vodikovih veza nije tipično za molekule H2S i HC1, za razliku od H2O i HF?

17. Koja se veza naziva ionskom? Ima li ionska veza svojstva zasićenosti i usmjerenosti? Zašto je to ekstremni slučaj kovalentne veze?

18. Koja je vrsta veze u molekulama NaCl, N 2, Cl 2?

^ Molarna masa i molarni volumen tvari. Molarna masa je masa mola tvari. Izračunava se preko mase i količine tvari pomoću formule:

Mv = K· Mr (1)

Gdje je: K koeficijent proporcionalnosti jednak 1 g/mol.

Zapravo, za izotop ugljika 12 6 C Ar = 12, a molarna masa atoma (prema definiciji pojma "mol") je 12 g/mol. Prema tome, numeričke vrijednosti dviju masa se podudaraju, što znači da je K = 1. Slijedi da molarna masa tvari, izražena u gramima po molu, ima istu numeričku vrijednost kao i njezina relativna molekulska masa(atomski) težina. Dakle, molarna masa atomski vodik jednak 1,008 g/mol, molekularni vodik – 2,016 g/mol, molekularni kisik – 31,999 g/mol.

Prema Avogadrovom zakonu, isti broj molekula bilo kojeg plina zauzima isti volumen pod istim uvjetima. S druge strane, 1 mol bilo koje tvari sadrži (po definiciji) isti broj čestica. Iz toga slijedi da pri određenoj temperaturi i tlaku 1 mol bilo koje tvari u plinovitom stanju zauzima isti volumen.

Omjer volumena koji zauzima tvar i njezine količine naziva se molarni volumen tvari. U normalnim uvjetima (101,325 kPa; 273 K), molarni volumen bilo kojeg plina jednak je 22,4l/mol(točnije Vn = 22,4 l/mol). Ova izjava vrijedi za takav plin, kada se mogu zanemariti druge vrste međudjelovanja njegovih molekula, osim njihovog elastičnog sudara. Takve plinove nazivamo idealnim. Za neidealne plinove, koji se nazivaju stvarni plinovi, molarni volumeni su različiti i malo se razlikuju od točne vrijednosti. Međutim, u većini slučajeva razlika se odražava samo u četvrtoj i sljedećim značajnim brojkama.

Mjerenja volumena plina obično se provode u uvjetima koji nisu normalni. Za dovođenje volumena plina u normalne uvjete, možete upotrijebiti jednadžbu koja kombinira Boyle-Mariotteov i Gay-Lussacov plinski zakon:

pV / T = p 0 V 0 / T 0

Gdje je: V volumen plina pri tlaku p i temperaturi T;

V 0 je volumen plina pri normalnom tlaku p 0 (101,325 kPa) i temperaturi T 0 (273,15 K).

Molarne mase plinova također se mogu izračunati pomoću jednadžbe stanja idealnog plina - Clapeyron-Mendelejevljeve jednadžbe:

pV = m B RT / M B,

Gdje je: p – tlak plina, Pa;

V – njegov volumen, m3;

M B - masa tvari, g;

M B – njegova molarna masa, g/mol;

T – apsolutna temperatura, K;

R je univerzalna plinska konstanta jednaka 8,314 J / (mol K).

Ako se volumen i tlak plina izraze u drugim mjernim jedinicama, tada će vrijednost plinske konstante u Clapeyron–Mendelejevoj jednadžbi poprimiti drugu vrijednost. Može se izračunati pomoću formule koja proizlazi iz jedinstvenog zakona stanja plina za mol tvari pod normalnim uvjetima za jedan mol plina:

R = (p 0 V 0 / T 0)

Primjer 1. Izrazite u molovima: a) 6,0210 21 CO 2 molekula; b) 1,2010 24 atoma kisika; c) 2.0010 23 molekula vode. Kolika je molarna masa tih tvari?

Riješenje. Mol je količina tvari koja sadrži broj čestica bilo koje vrste jednak Avogadrovoj konstanti. Dakle, a) 6.0210 21 tj. 0,01 mol; b) 1,2010 24, tj. 2 mol; c) 2,0010 23, tj. 1/3 mol. Masa mola tvari izražava se u kg/mol ili g/mol. Molarna masa tvari u gramima brojčano je jednaka njezinoj relativnoj molekularnoj (atomskoj) masi, izraženoj u jedinicama atomske mase (amu)

Jer molekularne težine CO 2 i H 2 O, a atomska masa kisika je 44; 18 i 16 amu, tada su im molarne mase jednake: a) 44 g/mol; b) 18 g/mol; c) 16 g/mol.

Primjer 2. Izračunajte apsolutnu masu molekule sumporne kiseline u gramima.

Riješenje. Mol bilo koje tvari (vidi primjer 1) sadrži Avogadrovu konstantu N A strukturnih jedinica (u našem primjeru, molekula). Molarna masa H 2 SO 4 je 98,0 g/mol. Dakle, masa jedne molekule je 98/(6,02 10 23) = 1,63 10 -22 g.

Molarni volumen- volumen jednog mola tvari, vrijednost dobivena dijeljenjem molarne mase s gustoćom. Karakterizira gustoću pakiranja molekula.

Značenje N A = 6,022…×10 23 nazvan Avogadrov broj po talijanskom kemičaru Amedeu Avogadru. Ovo je univerzalna konstanta za najmanje čestice bilo koje tvari.

To je taj broj molekula koji sadrži 1 mol kisika O2, isti broj atoma u 1 molu željeza (Fe), molekula u 1 molu vode H2O itd.

Prema Avogadrovom zakonu, 1 mol idealnog plina pri normalnim uvjetima ima isti volumen Vm= 22.413 996(39) l. U normalnim uvjetima većina plinova je blizu idealnih, dakle svi referentne informacije o molarnom volumenu kemijski elementi odnosi se na njihove kondenzirane faze osim ako nije drugačije navedeno

Kako biste saznali sastav bilo koje plinovite tvari, morate znati raditi s pojmovima kao što su molarni volumen, molarna masa i gustoća tvari. U ovom članku ćemo pogledati što je molarni volumen i kako ga izračunati?

Količina tvari

Kvantitativni izračuni se provode kako bi se stvarno proveo određeni proces ili kako bi se saznao sastav i struktura određene tvari. Ove izračune je nezgodno izvoditi s apsolutnim vrijednostima mase atoma ili molekula zbog činjenice da su vrlo male. Relativne atomske mase također se ne mogu koristiti u većini slučajeva, budući da nisu povezane s općeprihvaćenim mjerama mase ili volumena tvari. Stoga je uveden pojam količine tvari koja se označava grčko slovo v (gol) ili n. Količina tvari proporcionalna je broju strukturnih jedinica (molekula, atomskih čestica) sadržanih u tvari.

Jedinica količine tvari je mol.

Mol je količina tvari koja sadrži isti broj strukturnih jedinica koliko ima atoma sadržanih u 12 g izotopa ugljika.

Masa 1 atoma je 12 a. e.m., stoga je broj atoma u 12 g izotopa ugljika jednak:

Na= 12g/12*1,66057*10 na potenciju-24g=6,0221*10 na potenciju 23

Fizička veličina Na naziva se Avogadrova konstanta. Jedan mol bilo koje tvari sadrži 6,02 * 10 na potenciju 23 čestice.

Riža. 1. Avogadrov zakon.

Molarni volumen plina

Molarni volumen plina je omjer volumena tvari i količine te tvari. Ova se vrijednost izračunava dijeljenjem molarne mase tvari s njezinom gustoćom pomoću sljedeće formule:

gdje je Vm molarni volumen, M je molarna masa, a p je gustoća tvari.

Riža. 2. Formula molarne zapremine.

U međunarodni sustav Mjerenje molarnog volumena plinovitih tvari provodi se u kubnim metrima po molu (m 3 /mol)

Molarni volumen plinovitih tvari razlikuje se od tvari u tekućem i krutom stanju po tome što plinoviti element s količinom od 1 mola uvijek zauzima isti volumen (ako su zadovoljeni isti parametri).

Volumen plina ovisi o temperaturi i tlaku, pa pri proračunu treba uzeti volumen plina u normalnim uvjetima. Normalnim uvjetima smatra se temperatura od 0 stupnjeva i tlak od 101,325 kPa. Molarni volumen 1 mola plina u normalnim uvjetima uvijek je isti i jednak je 22,41 dm 3 /mol. Taj se volumen naziva molarni volumen idealnog plina. To jest, u 1 molu bilo kojeg plina (kisik, vodik, zrak) volumen je 22,41 dm 3 /m.

Riža. 3. Molarni volumen plina u normalnim uvjetima.

Tablica "molarni volumen plinova"

Sljedeća tablica prikazuje volumen nekih plinova:

Plin	Molarni volumen, l
H 2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH 3	22,065
SO 2	21,888
Idealan	22,41383