Молярний об’єм газу


З положень про те, що один моль будь-якої речовини містить число часток цієї речовини, яке дорівнює числу Авогадро, і що рівні кількості частинок різних газів при однакових фізичних умовах знаходяться в рівних об’ємах цих газів, можна зробити висновок:

рівні кількості будь-яких газоподібних речовин при однакових фізичних умовах займають рівні об’єми

 
Наприклад, об’єм одного моль будь-якого газу має (при p, T = const) одне і те ж значення. Отже, рівняння реакції, що протікає за участю газів, задає не тільки співвідношення їх кількостей і мас, але й об’ємів.

молярний об’єм газу (VM) – це об’єм газу у якому міститься 1 моль частинок цього газу
VM = V / n

 
Одиниця молярного об’єму газу в СІ – кубічний метр на моль (м3/моль), але частіше використовують частинні одиниці – літр (кубічний дециметр) на моль (л/моль, дм3/моль) і млілітр (кубічний сантиметр) на моль (мл/моль, см3/моль).
Відповідно до визначення молярного об’єму для будь-якого газу відношення його об’єму V до кількості n буде однаковим за умови, що це ідеальний газ.

За нормальних умов (н.у., тобто за умов коли p = 101,3 кПа, t = 0°С) молярний об’єм ідеального газу дорівнює

VM = 2,241381·10-2м3/моль ≈ 22.4 л/моль

 
У хімічних розрахунках використовується округлене значення 22,4 дм3/моль, оскільки точне значення відноситься до ідеального газу, а більшість реальних газів за властивостями відрізняються від ідеального. Реальні гази з дуже низькою температурою рівноважної конденсації (H2, O2, N2) при нормальних умовах мають об’єм, майже рівний 22,4 л/моль, а гази, що конденсуються при високих температурах, мають дещо менше значення молярного об’єму при н.у .: для CO2 – 22.26 л/моль, для NH3 – 22,08 л/моль.

Знаючи об’єм газу в заданих умовах, можна визначити кількість речовин в цьому обсязі, і навпаки, за кількістю речовини в даній порції газу можна знайти об’єм цієї порції:

n = V / VM; V = VM * n

 
Молярний об’єм газу при н.у. – Фундаментальна фізична стала, яка широко використовується в хімічних розрахунках. Вона дозволяє застосовувати об’єм газу замість його маси, що дуже зручно в аналітичній хімії (газоаналізатори засновані на вимірюванні об’єму), оскільки легше виміряти об’єм газу, ніж його масу. Наприклад, визначення масової частки карбону в сталях, або визначення активного алюмінію в алюмінієвих порошках визначається саме вимірюванням об’єму утворюючихся газів карбон (IV) оксиду та водню відповідно.

Значення молярного об’єму газу при н.у. є коефіцієнтом пропорційності між постійними Авогадро і Лошмідта:

VM = NA / NL = 6.022·1023(моль-1) / 2,24·104(см3/моль) = 2.69·1019(см-3)

Використовуючи значення молярного об’єму і молярну масу газу можна визначити щільність газу:

ρ = M / VM

 
У розрахунках, заснованих на законі еквівалентів для газоподібних речовин (реагентів, продуктів) замість еквівалентної маси зручніше використовувати еквівалентний об’єм, який предстваляє собою відношення об’єму порції даного газу до еквівалентної кількості речовини в цій порції:

Veq = V / neq = V / zn = VM / z; (P, T = const)

Одиниця еквівалентного об’єму збігається з одиницею молярного об’єму. Значення еквівалентного об’єму газу є константою даного газу тільки в конкретній реакції, тому що залежить від фактора еквівалентності feq.


Comments are closed.