Vm molárny objem. Čo je molekulová fyzika: číselné vzorce a molárna hmotnosť plynu
Aby ste zistili zloženie akýchkoľvek plynných látok, musíte vedieť pracovať s pojmami ako molárny objem, molárna hmotnosť a hustota látky. V tomto článku sa pozrieme na to, čo je molárny objem a ako ho vypočítať?
Množstvo látky
Kvantitatívne výpočty sa vykonávajú s cieľom skutočne vykonať konkrétny proces alebo zistiť zloženie a štruktúru určitej látky. Tieto výpočty je nepohodlné vykonávať s absolútnymi hodnotami hmotnosti atómov alebo molekúl, pretože sú veľmi malé. Vo väčšine prípadov nemožno použiť ani relatívne atómové hmotnosti, pretože nesúvisia so všeobecne akceptovanými mierami hmotnosti alebo objemu látky. Preto sa zaviedol pojem kvantita látky, ktorý sa označuje gréckym písmenom v (nu) alebo n. Množstvo látky je úmerné počtu štruktúrnych jednotiek (molekúl, atómových častíc) obsiahnutých v látke.
Jednotkou množstva látky je mol.
Mol je množstvo látky, ktoré obsahuje rovnaký počet štruktúrnych jednotiek, koľko je atómov v 12 g izotopu uhlíka.
Hmotnosť 1 atómu je 12 a. e.m., preto sa počet atómov v 12 g izotopu uhlíka rovná:
Na= 12g/12*1,66057*10 na mocninu-24g=6,0221*10 na mocninu 23
Fyzikálna veličina Na sa nazýva Avogadrova konštanta. Jeden mol akejkoľvek látky obsahuje 6,02 * 10 na mocninu 23 častíc.
Ryža. 1. Avogadrov zákon.
Molárny objem plynu
Molárny objem plynu je pomer objemu látky k množstvu tejto látky. Táto hodnota sa vypočíta vydelením molárnej hmotnosti látky jej hustotou pomocou nasledujúceho vzorca:
kde Vm je molárny objem, M je molárna hmotnosť a p je hustota látky.
Ryža. 2. Vzorec molárneho objemu.
V medzinárodnom systéme C sa molárny objem plynných látok meria v metroch kubických na mol (m 3 /mol)
Molárny objem plynných látok sa líši od látok v kvapalnom a pevnom skupenstve tým, že plynný prvok s množstvom 1 mol zaberá vždy rovnaký objem (ak sú splnené rovnaké parametre).
Objem plynu závisí od teploty a tlaku, takže pri výpočte by ste mali brať objem plynu za normálnych podmienok. Za normálne podmienky sa považuje teplota 0 stupňov a tlak 101,325 kPa. Molárny objem 1 mólu plynu za normálnych podmienok je vždy rovnaký a rovná sa 22,41 dm 3 /mol. Tento objem sa nazýva molárny objem ideálneho plynu. To znamená, že v 1 móle akéhokoľvek plynu (kyslík, vodík, vzduch) je objem 22,41 dm 3 /m.
Ryža. 3. Molárny objem plynu za normálnych podmienok.
Tabuľka "molárny objem plynov"
Nasledujúca tabuľka ukazuje objem niektorých plynov:
| Plyn | Molárny objem, l |
| H 2 | 22,432 |
| O2 | 22,391 |
| Cl2 | 22,022 |
| CO2 | 22,263 |
| NH 3 | 22,065 |
| TAK 2 | 21,888 |
| Ideálne | 22,41383 |
Čo sme sa naučili?
Molárny objem plynu študovaného v chémii (stupeň 8) spolu s molárnou hmotnosťou a hustotou sú potrebné veličiny na určenie zloženia konkrétnej chemickej látky. Znakom molárneho plynu je, že jeden mól plynu vždy obsahuje rovnaký objem. Tento objem sa nazýva molárny objem plynu.
Test na danú tému
Vyhodnotenie správy
Priemerné hodnotenie: 4.3. Celkový počet získaných hodnotení: 70.
Lekcia 1.
Téma: Množstvo látky. Krtko
Chémia je veda o látkach. Ako merať látky? V akých jednotkách? V molekulách, ktoré tvoria látky, je to však veľmi ťažké. V gramoch, kilogramoch alebo miligramoch, ale takto sa meria hmotnosť. Čo ak skombinujeme hmotnosť meranú na stupnici a počet molekúl látky, je to možné?
a) H-vodík
An = 1a.u.m.
1 a.u.m = 1,66 x 10-24 g
Vezmime si 1 g vodíka a spočítame počet atómov vodíka v tejto hmote (požiadajte študentov, aby to urobili pomocou kalkulačky).
Nn = 1 g / (1,66 x 10-24) g = 6,02 x 1023
b) O-kyslík
Ao = 16 a.u.m = 16 * 1,67 * 10 -24 g
No = 16 g / (16 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23
c) C-uhlík
Ac = 12a.u.m = 12*1,67*10-24 g
Nc = 12 g / (12* 1,66*10-24) g = 6,02*1023
Urobme záver: ak vezmeme hmotnosť látky, ktorá sa rovná atómovej hmotnosti, ale berieme ju v gramoch, potom bude vždy (pre akúkoľvek látku) 6,02 * 10 23 atómov tejto látky.
H20 - voda
18 g / (18 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23 molekúl vody atď.
Na = 6,02*1023 - Avogadrove číslo alebo konštanta.
Mol je množstvo látky, ktoré obsahuje 6,02 * 10 23 molekúl, atómov alebo iónov, t.j. štruktúrne jednotky.
Existujú móly molekúl, móly atómov, móly iónov.
n je počet mólov (často sa označuje počet mólov),
N je počet atómov alebo molekúl,
N a = Avogadrova konštanta.
Kmol = 103 mol, mmol = 10-3 mol.
Zobrazte portrét Amedea Avogadra na multimediálnej inštalácii a krátko o ňom porozprávajte, prípadne požiadajte študenta, aby pripravil krátku správu o živote vedca.
2. lekcia
Téma: Molová hmotnosť látky
Aká je hmotnosť 1 mólu látky? (Študenti môžu často urobiť záver sami.)
Hmotnosť jedného mólu látky sa rovná jej molekulovej hmotnosti, ale vyjadruje sa v gramoch. Hmotnosť jedného mólu látky sa nazýva molárna hmotnosť a označuje sa M.
Vzorce:
M - molárna hmotnosť,
n - počet mólov,
m je hmotnosť látky.
Hmotnosť mólu sa meria v g/mol, hmotnosť kmol sa meria v kg/kmol, hmotnosť mmol sa meria v mg/mol.
Vyplňte tabuľku (tabuľky sú distribuované).
Látka |
Počet molekúl |
Molárna hmotnosť |
Počet krtkov |
Hmotnosť látky |
5 mol |
||||
H2SO4 |
||||
12 ,0 4*10 26 |
Lekcia 3.
Téma: Molárny objem plynov
Poďme vyriešiť problém. Určte objem vody, ktorej hmotnosť je za normálnych podmienok 180 g.
Vzhľadom na to:
Tie. Objem kvapalných a pevných telies vypočítame pomocou hustoty.
Pri výpočte objemu plynov však nie je potrebné poznať hustotu. prečo?
Taliansky vedec Avogadro určil, že rovnaké objemy rôznych plynov za rovnakých podmienok (tlak, teplota) obsahujú rovnaký počet molekúl – toto tvrdenie sa nazýva Avogadrov zákon.
Tie. ak za rovnakých podmienok V(H2)=V(02), potom n(H2) =n(02) a naopak, ak za rovnakých podmienok n(H2) =n(O 2), potom budú objemy týchto plynov rovnaké. A mol látky vždy obsahuje rovnaký počet molekúl 6,02 * 10 23.
Usudzujeme - za rovnakých podmienok by moly plynov mali zaberať rovnaký objem.
Za normálnych podmienok (t=0, P=101,3 kPa. alebo 760 mmHg) zaberajú móly akýchkoľvek plynov rovnaký objem. Tento objem sa nazýva molárny.
Vm = 22,4 l/mol
1 kmol zaberá objem -22,4 m 3 /kmol, 1 mmol zaberá objem -22,4 ml/mmol.
Príklad 1(Vyrieši sa na tabuli):
Príklad 2(Môžete požiadať študentov, aby vyriešili):
| Vzhľadom na to: | Riešenie: |
m(H2)=20 g |
Nechajte študentov vyplniť tabuľku.
Látka |
Počet molekúl |
Hmotnosť látky |
Počet krtkov |
Molárna hmotnosť |
Objem |
Objem 1 mólu látky sa nazýva Molárna hmotnosť 1 mólu vody = 18 g/mol 18 g vody zaberá objem 18 ml. To znamená, že molárny objem vody je 18 ml. 18 g vody zaberá objem rovnajúci sa 18 ml, pretože hustota vody je 1 g/ml ZÁVER: Molárny objem závisí od hustoty látky (pre kvapaliny a tuhé látky).
1 mol akéhokoľvek plynu za normálnych podmienok zaberá rovnaký objem, ktorý sa rovná 22,4 litrom. Normálne podmienky a ich označenia č. (0°C a 760 mmHg; 1 atm.; 101,3 kPa). Objem plynu s 1 molom látky sa nazýva molárny objem a označuje sa – V m
Riešenie úloh Úloha 1 Dané: V(NH 3) n.s. = 33,6 m 3 Nájdi: m - ? Riešenie: 1. Vypočítajte molárnu hmotnosť amoniaku: M(NH 3) = = 17 kg/kmol
ZÁVERY 1. Objem 1 mólu látky sa nazýva molárny objem V m 2. Pre kvapalné a tuhé látky závisí molárny objem od ich hustoty 3. V m = 22,4 l/mol 4. Normálne podmienky (n.s.): a tlaku 760 mmHg, alebo 101,3 kPa 5. Molárny objem plynných látok sa vyjadruje v l/mol, ml/mmol,
P1V1=P2V2, alebo, čo je to isté, PV=const (Boyleov-Mariottov zákon). Pri konštantnom tlaku zostáva pomer objemu k teplote konštantný: V/T=const (Gay-Lussacov zákon). Ak upravíme hlasitosť, potom P/T=const (Karlov zákon). Kombináciou týchto troch zákonov vzniká univerzálny zákon, ktorý hovorí, že PV/T=konšt. Túto rovnicu stanovil francúzsky fyzik B. Clapeyron v roku 1834.
Hodnota konštanty je určená len látkovým množstvom plynu. DI. Mendelejev odvodil rovnicu pre jeden mól v roku 1874. Je to teda hodnota univerzálnej konštanty: R=8,314 J/(mol∙K). Takže PV=RT. V prípade ľubovoľného množstva plynuνPV=νRT. Množstvo samotnej látky možno zistiť od hmotnosti po molárnu hmotnosť: ν=m/M.
Molárna hmotnosť sa číselne rovná relatívnej molekulovej hmotnosti. Ten možno nájsť v periodickej tabuľke, spravidla je uvedený v bunke prvku. Molekulová hmotnosť sa rovná súčtu molekulových hmotností jeho základných prvkov. V prípade atómov rôznych valencií je potrebný index. Zapnuté pri mer, M(N20)=14*2+16=28+16=44 g/mol.
Normálne podmienky pre plyny pri Bežne sa predpokladá, že P0 = 1 atm = 101,325 kPa, teplota T0 = 273,15 K = 0 °C. Teraz môžete nájsť objem jedného krtka plynu pri normálne podmienky: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Táto tabuľková hodnota je molárny objem.
Za normálnych podmienok podmienky množstvo v pomere k objemu plynu na molárny objem: ν=V/Vm. Pre svojvoľné podmienky musíte priamo použiť Mendelejevovu-Clapeyronovu rovnicu: ν=PV/RT.
Teda nájsť objem plynu pri normálne podmienky, potrebujete látkové množstvo (počet mólov) tohto plynu vynásobte molárnym objemom rovnajúcim sa 22,4 l/mol. Pomocou obrátenej operácie môžete zistiť množstvo látky z daného objemu.
Ak chcete zistiť objem jedného mólu látky v pevnom alebo kvapalnom stave, nájdite jej molárnu hmotnosť a vydeľte jej hustotou. Jeden mól akéhokoľvek plynu má za normálnych podmienok objem 22,4 litra. Ak sa zmenia podmienky, vypočítajte objem jedného mólu pomocou Clapeyronovej-Mendelejevovej rovnice.
Budete potrebovať
- Mendelejevova periodická tabuľka, tabuľka hustoty látok, tlakomer a teplomer.
Pokyny
Stanovenie objemu jedného molu alebo pevnej látky
Určite chemický vzorec tuhej látky alebo kvapaliny, ktorú študujete. Potom pomocou periodickej tabuľky nájdite atómové hmotnosti prvkov, ktoré sú zahrnuté vo vzorci. Ak je jeden vo vzorci zahrnutý viac ako raz, vynásobte jeho atómovú hmotnosť týmto číslom. Spočítajte atómové hmotnosti a získajte molekulovú hmotnosť toho, z čoho je pevná látka alebo kvapalina vyrobená. Bude sa číselne rovnať molárnej hmotnosti meranej v gramoch na mol.
Pomocou tabuľky hustôt látok nájdite túto hodnotu pre materiál skúmaného telesa alebo kvapaliny. Potom vydeľte molárnu hmotnosť hustotou látky, meranú v g/cm³ V=M/ρ. Výsledkom je objem jedného mólu v cm³. Ak látka zostane neznáma, nebude možné určiť jej objem jedného mólu.
: V = n*Vm, kde V je objem plynu (l), n je látkové množstvo (mol), Vm je molárny objem plynu (l/mol), pri normále (norma) je štandardná hodnota a rovná sa 22,4 l/mol. Stáva sa, že podmienka neobsahuje množstvo látky, ale existuje hmotnosť určitej látky, potom urobíme toto: n = m/M, kde m je hmotnosť látky (g), M je hmotnosť molárna hmotnosť látky (g/mol). Molárnu hmotnosť zistíme pomocou tabuľky D.I. Mendelejev: pod každým prvkom je jeho atómová hmotnosť, zrátajte všetky hmotnosti a získajte to, čo potrebujeme. Takéto úlohy sú však pomerne zriedkavé, zvyčajne sa vyskytujú v úlohách. Riešenie takýchto problémov sa mierne mení. Pozrime sa na príklad.
Aký objem vodíka sa uvoľní za normálnych podmienok, ak sa hliník s hmotnosťou 10,8 g rozpustí v nadbytku kyseliny chlorovodíkovej.
Ak máme do činenia s plynovou sústavou, potom platí nasledujúci vzorec: q(x) = V(x)/V, kde q(x)(phi) je podiel zložky, V(x) je objem zložka (l), V – objem systému (l). Na zistenie objemu zložky získame vzorec: V(x) = q(x)*V. A ak je potrebné nájsť objem sústavy, potom: V = V(x)/q(x).
Vezmite prosím na vedomie
Existujú aj iné vzorce na zistenie objemu, ale ak potrebujete zistiť objem plynu, vyhovujú vám iba vzorce uvedené v tomto článku.
Zdroje:
- "Príručka chémie", G.P. Khomchenko, 2005.
- ako zistiť množstvo práce
- Nájdite objem vodíka počas elektrolýzy roztoku ZnSO4
Ideálny plyn je taký, v ktorom je interakcia medzi molekulami zanedbateľná. Okrem tlaku je stav plynu charakterizovaný teplotou a objemom. Vzťahy medzi týmito parametrami sa odrážajú v zákonoch o plyne.
Pokyny
Tlak plynu je priamo úmerný jeho teplote, množstvu látky a nepriamo úmerný objemu nádoby, ktorú plyn zaberá. Koeficient úmernosti je univerzálna plynová konštanta R, približne rovná 8,314. Meria sa v jouloch delených mólmi a .
Táto poloha tvorí matematickú závislosť P=νRT/V, kde ν je látkové množstvo (mol), R=8,314 je univerzálna plynová konštanta (J/mol K), T je teplota plynu, V je objem. Tlak je vyjadrený v . Dá sa vyjadriť pomocou a, s 1 atm = 101,325 kPa.
Uvažovaná závislosť je dôsledkom Mendelejevovej-Clapeyronovej rovnice PV=(m/M) RT. Tu m je hmotnosť plynu (g), M je jeho molárna hmotnosť (g/mol) a zlomok m/M udáva celkové množstvo látky ν alebo počet mólov. Mendelejevova-Clapeyronova rovnica platí pre všetky plyny, ktoré prichádzajú do úvahy. Toto je fyzické