Молярный объем газов

 На основе закона Авогадро и следствия из него рассмотрим, каким будет объем любых газов при нормальных условиях. Из физики нам известно, что вещество можно охарактеризовать физическими величинами: массой (т), количеством вещества (п), объемом (V). Мы умеем измерять массу и объем, но как измерить количество вещества? Мы научились связывать количество вещества с массой с помощью молярной массы: М = I ; откуда т = М • V Газообразное состояние вещества 63 Если требуется взять 1 моль воды, то мы сначала вычисляем массу этой порции, зная, что М(Н2О) = 18 г/моль: т(Н 20) = 18 г/моль.1 моль = 18 г, а затем измеряем массу с помощью весов. Из курса физики известно, что плотность различных веществ - это величина, связывающая массу и объем: р = I (г/см3; г/л; кг/м3) Зная, что плотность воды равна 1 г/см3, можем вычислить объем количеством вещества 1 моль: V = т - Н О ; « н , 0 ) = 18 г/мТ = 18 см3 Амедео Авогадро (1776-1856) Итальянский физик, один из основателей физической химии. В 1811 г. открыл закон, названный впоследствии его именем. Ввел понятие о молекуле. р (^ 2° ) 1 г/см3 Объем можно измерить цилиндром. А как быть с газообразными веществами? Ведь взвешивать газы очень неудобно. Газы характеризуются объемом. Следовательно, чтобы суметь отмерить какое-то количество вещества газа, надо знать связь между объемом и количеством вещества. Установим эту связь. Проведем вычисления объема нескольких газов (О2, Н2, СО2), если, к примеру, их количество вещества равно 1 моль. Объем и плотность газообразных веществ возьмем при нормальных условиях. Плотность каждого газа (р) - это справочная величина (см. табл. 3.1). Пример: 1. Вычислим массу кислорода количеством 1 моль: т = М . V; т( 0 2) = 32 г/моль . 1 моль = 32 г 2. Вычислим объем этой порции кислорода: г = I ® у = I ; ^ 0 2) = 32 г 1,43 г/л 22,4 л Проведем такие же вычисления для других газов (Н2, СО2) и занесем результаты в табл. 3.1. Рис. 3.1. Сосуды, в которых находятся вещества количеством 1 моль: а) сахар; б) свинец; в) бихромат калия; г) ртуть; д) вода; е) медь; ж) хлорид натрия; з) сера. а) г) д) б) в) е) з) ж) 64 Газообразное состояние вещества Таблица 3 .1 . Вычисление объемов газов (н.у.) и некоторых твердых и жидких веществ Вещ ест во М о ляр н а я масса М Кол-во вещ ест ва у М асса, т = М .у П лот ност ь, р (н.у.) Объем, у = т р (н.у.) М олярны й объем (н.у.) ук т = У у 02 (газ) 32 г/м оль 1 моль 32 г 1,43 г /л 22,4 л 22,4 л /м о л ь Н (газ) ? 1 моль ? 0,089 г /л 22,4 л ? С 02 (газ) ? 1 моль 44 г 1,96 г /л 22,4 л 22,4 л /м о л ь С 02 (газ) ? 0,5 моль ? 1,96 г /л ? 22,4 л /м о л ь С 02 (газ) ? 2 моль 88 г 1,96 г /л 44,8 л 22,4 л /м о л ь Н 20 (ж) 18 г/м оль 1 моль 18 г 1 г/м л ? ? ШС1 (т) 58,5 г/м оль 1 моль ? 2,178 г/см 3 0,027 л 0,027 л /м оль н2о (жидкость) 2п (твердое в-во) 5 (твердое в-во) Н,т 100-= ] 1 Соль (твердое в-во) Рис. 3.2. Молярный объем веществ Сделаем выводы из таблицы: 1. Отношение объема к количеству вещества для газов есть величина постоянная при данных условиях: I = -22,4 л = 11,2 л = 44,8 л V 1 моль 0,5 моль 2 моль 22,4 л/моль Отношение объема к количеству вещества называется молярным объемом (V,т): V 3 V т = 1 (л/моль; м /моль) П р и нормальных условиях молярный объем всех газов равен 22,4 л/моль. 2. Все газы количеством 1 моль занимают одинаковый объем 22,4 л при нормальных условиях, так как содержат одинаковое число молекул, равное 6 , 0 2 . 1 0 23 (число Авогадро). В отличие от газов, жидкие и твердые вещества имеют разные молярные объемы (рис. 3.1 и 3.2, табл. 3.1).