Formula molarne mase molarne zapremine. Molarni volumen

Masa 1 mola tvari naziva se molarna. Kako se zove volumen 1 mola tvari? Očito, to se također naziva molarni volumen.

Koliki je molarni volumen vode? Kad smo izmjerili 1 mol vode, na vagi nismo izvagali 18 g vode - to je nezgodno. Koristili smo pribor za mjerenje: cilindar ili menzuru, jer smo znali da je gustoća vode 1 g/ml. Stoga je molarni volumen vode 18 ml/mol. Za tekućine i čvrste tvari, molarni volumen ovisi o njihovoj gustoći (slika 52, a). Druga je stvar za plinove (slika 52, b).

Riža. 52.
Molarne zapremine (n.s.):
a - tekućine i krutine; b - plinovite tvari

Ako uzmete 1 mol vodika H2 (2 g), 1 mol kisika O2 (32 g), 1 mol ozona O3 (48 g), 1 mol ugljičnog dioksida CO2 (44 g) i čak 1 mol vodene pare H2 O (18 g) pod istim uvjetima, na primjer normalnim (u kemiji je uobičajeno normalnim uvjetima (n.s.) nazivati ​​temperaturu od 0 ° C i tlak od 760 mm Hg, ili 101,3 kPa), tada se ispostavlja da će 1 mol bilo kojeg od plinova zauzimati isti volumen, jednak 22,4 litre, i sadržavati isti broj molekula - 6 × 10 23.

A ako uzmete 44,8 litara plina, koliko će se njegove tvari uzeti? Naravno, 2 mola, budući da je navedeni volumen dvostruki molarni volumen. Stoga:

gdje je V volumen plina. Odavde

Molarni volumen je fizikalna veličina jednaka omjeru volumena tvari i količine tvari.

Molarni volumen plinovitih tvari izražava se u l/mol. Vm - 22,4 l/mol. Volumen jednog kilomola naziva se kilomolar i mjeri se u m 3 /kmol (Vm = 22,4 m 3 /kmol). Prema tome, milimolarni volumen je 22,4 ml/mmol.

Zadatak 1. Odredite masu 33,6 m 3 amonijaka NH 3 (n.s.).

Zadatak 2. Odredite masu i volumen (n.v.) 18 × 10 20 molekula sumporovodika H 2 S.

Pri rješavanju zadatka obratimo pozornost na broj molekula 18 × 10 20. Budući da je 10 20 1000 puta manje od 10 23, očito je da bi se izračuni trebali provesti koristeći mmol, ml/mmol i mg/mmol.

Ključne riječi i izrazi

1. Molarni, milimolarni i kilomolarni volumeni plinova.
2. Molarni volumen plinova (u normalnim uvjetima) je 22,4 l/mol.
3. Normalni uvjeti.

Rad s računalom

1. Pogledajte elektroničku prijavu. Proučite gradivo lekcije i izvršite dodijeljene zadatke.
2. Pronađite adrese e-pošte na internetu koje mogu poslužiti kao dodatni izvori koji otkrivaju sadržaj ključnih riječi i izraza u odlomku. Ponudite svoju pomoć učitelju u pripremi nove lekcije – napravite izvještaj o ključnim riječima i izrazima sljedećeg odlomka.

Pitanja i zadaci

1. Odredite masu i broj molekula na n. u. za: a) 11,2 litre kisika; b) 5,6 m3 dušika; c) 22,4 ml klora.
2. Nađite volumen koji na n. u. uzet će: a) 3 g vodika; b) 96 kg ozona; c) 12 × 10 20 molekula dušika.
3. Odredite gustoće (masa 1 litre) argona, klora, kisika i ozona na sobnoj temperaturi. u. Koliko će molekula svake tvari biti sadržano u 1 litri pod istim uvjetima?
4. Izračunajte masu 5 litara (n.s.): a) kisika; b) ozon; c) ugljikov dioksid CO2.
5. Označi što je teže: a) 5 litara sumporovog dioksida (SO 2) ili 5 litara ugljičnog dioksida (CO 2); b) 2 litre ugljičnog dioksida (CO 2) ili 3 litre ugljičnog monoksida (CO).

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 pri normalnim uvjetima (normalni tlak p n = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa i temperatura T n = 273,15 K ≈ 273 K) iznosi 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?

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.

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.

Nazivi kiselina nastaju od ruskog naziva središnjeg atoma kiseline uz dodatak sufiksa i završetaka. Ako oksidacijsko stanje središnjeg atoma kiseline odgovara broju skupine periodnog sustava, tada se naziv oblikuje pomoću najjednostavnijeg pridjeva iz naziva elementa: H 2 SO 4 - sumporna kiselina, HMnO 4 - manganska kiselina . Ako kiselotvorni elementi imaju dva oksidacijska stanja, tada se srednje oksidacijsko stanje označava sufiksom –ist-: H 2 SO 3 – sumporasta kiselina, HNO 2 – dušikasta kiselina. Za nazive halogenih kiselina koje imaju mnogo oksidacijskih stupnjeva koriste se različiti sufiksi: tipični primjeri su HClO 4 - klor n kiselina, HClO 3 – klor novat kiselina, HClO 2 – klor ist kiselina, HClO – klor novatist ična kiselina (kiselina bez kisika HCl naziva se klorovodična kiselina – obično klorovodična kiselina). Kiseline se mogu razlikovati po broju molekula vode koje hidratiziraju oksid. Kiseline koje sadrže najveći broj atoma vodika nazivaju se ortokiselinama: H 4 SiO 4 - ortosilicijska kiselina, H 3 PO 4 - ortofosforna kiselina. Kiseline koje sadrže 1 ili 2 atoma vodika nazivaju se metakiseline: H 2 SiO 3 - metasilicijeva kiselina, HPO 3 - metafosforna kiselina. Kiseline koje sadrže dva središnja atoma nazivaju se di kiseline: H 2 S 2 O 7 – disumporna kiselina, H 4 P 2 O 7 – difosforna kiselina.

Imena složenih spojeva tvore se na isti način kao imena soli, ali kompleksni kation ili anion dobiva sustavni naziv, odnosno čita se s desna na lijevo: K 3 - kalijev heksafluoroferat(III), SO 4 - tetraamin bakrov(II) sulfat.

Nazivi oksida formiraju se pomoću riječi "oksid" i genitivnog slučaja ruskog naziva središnjeg atoma oksida, pokazujući, ako je potrebno, oksidacijsko stanje elementa: Al 2 O 3 - aluminijev oksid, Fe 2 O 3 - željezo (III) oksid.

Nazivi baza tvore se pomoću riječi "hidroksid" i genitivnog slučaja ruskog naziva središnjeg atoma hidroksida, pokazujući, ako je potrebno, oksidacijsko stanje elementa: Al (OH) 3 - aluminijev hidroksid, Fe (OH) 3 - željezo (III) hidroksid.

Nazivi spojeva s vodikom nastaju ovisno o kiselo-baznim svojstvima tih spojeva. Za plinovite kiselotvorne spojeve s vodikom koriste se nazivi: H 2 S – sulfan (sumporovodik), H 2 Se – selan (selenid vodik), HI – jodovodik; njihove otopine u vodi nazivaju se sumporovodik, selenska i jodovodična kiselina. Za neke spojeve s vodikom koriste se posebni nazivi: NH 3 - amonijak, N 2 H 4 - hidrazin, PH 3 - fosfin. Spojevi s vodikom koji imaju oksidacijski stupanj –1 nazivaju se hidridi: NaH je natrijev hidrid, CaH 2 je kalcijev hidrid.

Nazivi soli nastaju od latinskog naziva središnjeg atoma kiselinskog ostatka uz dodatak prefiksa i sufiksa. Imena binarnih (dvoelementnih) soli tvore se pomoću sufiksa - bajram: NaCl – natrijev klorid, Na 2 S – natrijev sulfid. Ako središnji atom kiselinskog ostatka koji sadrži kisik ima dva pozitivna oksidacijska stanja, tada se najviše oksidacijsko stanje označava sufiksom – na: Na 2 SO 4 – sulf na natrij, KNO 3 – nitr na kalij, a najniže oksidacijsko stanje je sufiks - to: Na 2 SO 3 – sulf to natrij, KNO 2 – nitr to kalij Za imenovanje halogenih soli koje sadrže kisik koriste se prefiksi i sufiksi: KClO 4 – traka klor na kalij, Mg(ClO 3) 2 – klor na magnezij, KClO 2 – klor to kalij, KClO – hipo klor to kalij

Kovalentna zasićenostsvezanjoj– očituje se u tome da u spojevima s- i p-elemenata nema nesparenih elektrona, odnosno svi nespareni elektroni atoma tvore vezne elektronske parove (iznimke su NO, NO 2, ClO 2 i ClO 3).

Usamljeni elektronski parovi (LEP) su elektroni koji zauzimaju atomske orbitale u parovima. Prisutnost NEP-a određuje sposobnost aniona ili molekula da tvore donor-akceptorske veze kao donore elektronskih parova.

Nespareni elektroni su elektroni atoma koji se nalaze u jednoj orbitali. Za s- i p-elemente, broj nesparenih elektrona određuje koliko veznih elektronskih parova određeni atom može formirati s drugim atomima kroz mehanizam izmjene. Metoda valentne veze pretpostavlja da se broj nesparenih elektrona može povećati usamljenim elektronskim parovima ako postoje prazne orbitale unutar razine valentnih elektrona. U većini spojeva s- i p-elemenata nema nesparenih elektrona, jer svi nespareni elektroni atoma tvore veze. Međutim, postoje molekule s nesparenim elektronima, na primjer, NO, NO 2, imaju povećanu reaktivnost i teže stvaranju dimera poput N 2 O 4 zbog nesparenih elektrona.

Normalna koncentracija – ovo je broj madeža ekvivalenti u 1 litru otopine.

Normalni uvjeti - temperatura 273K (0 o C), tlak 101,3 kPa (1 atm).

Izmjenični i donorsko-akceptorski mehanizmi stvaranja kemijske veze. Do stvaranja kovalentnih veza između atoma može doći na dva načina. Ako do stvaranja veznog elektronskog para dolazi zbog nesparenih elektrona obaju vezanih atoma, tada se ovakav način nastanka veznog elektronskog para naziva mehanizmom izmjene – atomi izmjenjuju elektrone, a vezni elektroni pripadaju obama vezanim atomima. Ako se vezni elektronski par formira zbog usamljenog elektronskog para jednog atoma i prazne orbitale drugog atoma, tada je takvo formiranje veznog elektronskog para donor-akceptorski mehanizam (vidi. metoda valentne veze).

Reverzibilne ionske reakcije – to su reakcije u kojima nastaju produkti koji su sposobni tvoriti polazne tvari (ako imamo na umu napisanu jednadžbu, tada za reverzibilne reakcije možemo reći da se mogu odvijati u jednom ili drugom smjeru uz stvaranje slabih elektrolita ili slabo topivih spojevi). Reverzibilne ionske reakcije često karakterizira nepotpuna pretvorba; budući da tijekom reverzibilne ionske reakcije nastaju molekule ili ioni koji uzrokuju pomak prema početnim reakcijskim produktima, odnosno kao da “uspore” reakciju. Reverzibilne ionske reakcije opisuju se znakom ⇄, a ireverzibilne - znakom →. Primjer reverzibilne ionske reakcije je reakcija H 2 S + Fe 2+ ⇄ FeS + 2H +, a primjer ireverzibilne je S 2- + Fe 2+ → FeS.

Oksidirajuća sredstva – tvari u kojima se tijekom redoks reakcija snižavaju oksidacijska stanja nekih elemenata.

Redoks dualnost – sposobnost tvari da djeluju u redoks reakcije kao oksidacijsko ili redukcijsko sredstvo ovisno o partneru (na primjer, H 2 O 2, NaNO 2).

Redoks reakcije(OVR) – To su kemijske reakcije tijekom kojih se mijenjaju oksidacijska stanja elemenata tvari koje reagiraju.

Oksidacijsko-redukcijski potencijal – vrijednost koja karakterizira redoks sposobnost (snagu) i oksidirajućeg i redukcijskog sredstva koji čine odgovarajuću polureakciju. Dakle, redoks potencijal para Cl 2 /Cl -, jednak 1,36 V, karakterizira molekularni klor kao oksidacijsko sredstvo i kloridni ion kao redukcijsko sredstvo.

Oksidi – spojevi elemenata s kisikom u kojima kisik ima oksidacijsko stanje –2.

Orijentacijske interakcije– međumolekulske interakcije polarnih molekula.

osmoza – fenomen prijenosa molekula otapala na polupropusnoj (propusnoj samo za otapalo) membrani prema nižoj koncentraciji otapala.

Osmotski tlak - fizikalno-kemijsko svojstvo otopina zbog sposobnosti membrana da propuštaju samo molekule otapala. Osmotski tlak iz manje koncentrirane otopine izjednačava brzinu prodiranja molekula otapala u obje strane membrane. Osmotski tlak otopine jednak je tlaku plina u kojem je koncentracija molekula jednaka koncentraciji čestica u otopini.

Arrheniusove baze – tvari koje odvajaju hidroksidne ione tijekom elektrolitičke disocijacije.

Bronstedove baze - spojevi (molekule ili ioni S 2-, HS - tipa) koji mogu vezati ione vodika.

Temelji prema Lewisu (Lewisove baze) – spojevi (molekule ili ioni) s usamljenim parovima elektrona koji mogu stvarati donor-akceptorske veze. Najčešća Lewisova baza su molekule vode, koje imaju snažna svojstva donora.

Plinovi su najjednostavniji objekt za proučavanje, stoga su njihova svojstva i reakcije između plinovitih tvari najpotpunije proučena. Da bismo lakše razumjeli pravila odlučivanja računski zadaci,na temelju jednadžbi kemijskih reakcija,uputno je te zakonitosti razmotriti na samom početku sustavnog proučavanja opće kemije

Francuski znanstvenik J.L. Gay-Lussac je postavio zakon volumetrijski odnosi:

Na primjer, 1 litra klora povezuje sa 1 litra hidrogena , pri čemu nastaje 2 litre klorovodika ; 2 l sumporovog oksida (IV) Poveži s 1 litra kisika, pri čemu nastaje 1 litra sumpornog oksida (VI).

Ovaj je zakon dopustio talijanskom znanstveniku pretpostavimo da su molekule jednostavnih plinova ( vodik, kisik, dušik, klor itd. ) Sastoji se od dva identična atoma . Kada se vodik spoji s klorom, njihove se molekule raspadaju na atome, a potonji stvaraju molekule klorovodika. Ali budući da se dvije molekule klorovodika formiraju iz jedne molekule vodika i jedne molekule klora, volumen potonjeg mora biti jednak zbroju volumena izvornih plinova.
Dakle, volumetrijske odnose lako je objasniti ako pođemo od ideje o dvoatomnoj prirodi molekula jednostavnih plinova ( H2, Cl2, O2, N2 itd. ) - Ovo pak služi kao dokaz dvoatomske prirode molekula ovih tvari.
Proučavanje svojstava plinova omogućilo je A. Avogadru da iznese hipotezu, koja je kasnije potvrđena eksperimentalnim podacima, pa je stoga postala poznata kao Avogadroov zakon:

Avogadrov zakon implicira važan posljedica: pod istim uvjetima, 1 mol bilo kojeg plina zauzima isti volumen.

Taj se volumen može izračunati ako je masa poznata 1 l plin U normalnim uvjetima uvjetima, (n.s.) tj. temperaturi 273K (O°S) i pritisak 101,325 Pa (760 mmHg) , masa 1 litre vodika je 0,09 g, njegova molarna masa je 1,008 2 = 2,016 g/mol. Tada je volumen koji zauzima 1 mol vodika u normalnim uvjetima jednak 22,4 l

Pod istim uvjetima masa 1l kisik 1.492g ; kutnjak 32 g/mol . Tada je volumen kisika na (n.s.) također jednak 22,4 mol.

Stoga:

Molarni volumen plina je omjer volumena tvari i količine te tvari:

Gdje V m - molarni volumen plina (dimenzl/mol ); V je volumen tvari sustava;n - količina tvari u sustavu. Primjer unosa:V m plin (Dobro.)=22,4 l/mol.

Na temelju Avogadrova zakona određuju se molarne mase plinovitih tvari. Što je veća masa molekula plina, veća je i masa istog volumena plina. Jednaki volumeni plinova pod istim uvjetima sadrže isti broj molekula, a time i molova plinova. Omjer masa jednakih volumena plinova jednak je omjeru njihovih molarnih masa:

Gdje m 1 - masa određenog volumena prvog plina; m 2 — masa istog volumena drugog plina; M 1 I M 2 - molarne mase prvog i drugog plina.

Obično se gustoća plina određuje u odnosu na najlakši plin - vodik (označen D H2 ). Molarna masa vodika je 2g/mol . Stoga dobivamo.

Molekulska masa tvari u plinovitom stanju jednaka je dvostrukoj gustoći vodika.

Često se gustoća plina određuje u odnosu na zrak (D B ) . Iako je zrak mješavina plinova, ipak se govori o njegovoj prosječnoj molarnoj masi. Jednako je 29 g/mol. U ovom slučaju, molarna masa određena je izrazom M = 29D B .

Određivanje molekulskih masa pokazalo je da se molekule jednostavnih plinova sastoje od dva atoma (H2, F2, Cl2, O2 N2) , a molekule inertnih plinova građene su od jednog atoma (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Za plemenite plinove, "molekula" i "atom" su ekvivalentni.

Boyle-Mariotteov zakon: pri konstantnoj temperaturi volumen određene količine plina obrnuto je proporcionalan tlaku pod kojim se nalazi.Odavde pV = konst ,
Gdje R - pritisak, V - volumen plina.

Gay-Lussacov zakon: pri konstantnom tlaku, a promjena volumena plina izravno je proporcionalna temperaturi, tj.
V/T = konst,
Gdje T - temperatura na skali DO (kelvin)

Boyle-Mariotteov i Gay-Lussacov zakon kombiniranog plina:
pV/T = konst.
Ova se formula obično koristi za izračunavanje volumena plina pod danim uvjetima ako je poznat njegov volumen pod drugim uvjetima. Ako se napravi prijelaz iz normalnih uvjeta (ili u normalne uvjete), tada se ova formula piše na sljedeći način:
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
Gdje R 0 ,V 0 ,T 0 -tlak, volumen plina i temperatura u normalnim uvjetima ( R 0 = 101 325 Pa , T 0 = 273 K V 0 =22,4 l/mol) .

Ako su masa i količina plina poznati, ali je potrebno izračunati njegov volumen ili obrnuto, koristi se Mendeleev-Clayperonova jednadžba:

Gdje n - količina plinovite tvari, mol; m — masa, g; M - molarna masa plina, g/jol ; R — univerzalna plinska konstanta. R = 8,31 J/(mol*K)

P1V1=P2V2, ili, što je isto, PV=const (Boyle-Mariotteov zakon). Pri konstantnom tlaku omjer volumena i temperature ostaje konstantan: V/T=const (Gay-Lussacov zakon). Ako popravimo volumen, tada je P/T=const (Charlesov zakon). Kombinacija ova tri zakona daje univerzalni zakon koji kaže da je PV/T=const. Ovu je jednadžbu postavio francuski fizičar B. Clapeyron 1834. godine.

Vrijednost konstante određena je samo količinom tvari plin. DI. Mendeljejev je 1874. izveo jednadžbu za jedan mol. Dakle, to je vrijednost univerzalne konstante: R=8,314 J/(mol∙K). Dakle, PV=RT. U slučaju proizvoljne količine plinνPV=νRT. Količina same tvari može se pronaći od mase do molarne mase: ν=m/M.

Molarna masa je numerički jednaka relativnoj molekulskoj masi. Potonji se može pronaći iz periodnog sustava; u pravilu je naznačen u ćeliji elementa. Molekularna težina jednaka je zbroju molekulskih težina njegovih sastavnih elemenata. U slučaju atoma različitih valencija potreban je indeks. Na na mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Normalni uvjeti za plinove na Obično se pretpostavlja da je P0 = 1 atm = 101,325 kPa, temperatura T0 = 273,15 K = 0°C. Sada možete pronaći volumen jednog mola plin na normalan Uvjeti: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Ova tablična vrijednost je molarni volumen.

U normalnim uvjetima Uvjeti količina u odnosu na volumen plin na molarni volumen: ν=V/Vm. Za proizvoljno Uvjeti morate izravno koristiti Mendeleev-Clapeyronovu jednadžbu: ν=PV/RT.

Dakle, pronaći volumen plin na normalan Uvjeti, potrebna vam je količina tvari (broj molova) ovoga plin pomnožiti s molarnim volumenom jednakim 22,4 l/mol. Koristeći obrnutu operaciju, možete pronaći količinu tvari iz zadanog volumena.

Da biste pronašli volumen jednog mola tvari u krutom ili tekućem stanju, pronađite njezinu molarnu masu i podijelite s njezinom gustoćom. Jedan mol bilo kojeg plina u normalnim uvjetima ima volumen od 22,4 litre. Ako se uvjeti promijene, izračunajte volumen jednog mola koristeći Clapeyron-Mendelejevu jednadžbu.

Trebat će vam

• Periodni sustav Mendeljejeva, tablica gustoće tvari, manometar i termometar.

upute

Određivanje volumena jednog mola ili krutine
Odredite kemijsku formulu krutine ili tekućine koju proučavate. Zatim pomoću periodnog sustava pronađite atomske mase elemenata koji su uključeni u formulu. Ako je jedan uključen u formulu više puta, pomnožite njegovu atomsku masu s tim brojem. Zbrojite atomske mase i dobijete molekularnu masu od čega je sastavljena krutina ili tekućina. Bit će numerički jednaka molarnoj masi izmjerenoj u gramima po molu.

Pomoću tablice gustoće tvari pronađite ovu vrijednost za materijal tijela ili tekućine koja se proučava. Nakon toga, molarnu masu podijelite s gustoćom tvari, mjerenom u g/cm³ V=M/ρ. Rezultat je volumen jednog mola u cm³. Ako tvar ostane nepoznata, bit će nemoguće odrediti volumen jednog njenog mola.