Молярный объем газа


Из положений о том, что один моль любого вещества включает число частиц этого вещества, равное числу Авогадро, и что равные числа частиц различных газов при одинаковых физических условиях содержатся в равных объемах этих газов, вытекает следствие:

равные количества любых газообразных веществ при одинаковых физических условиях занимают равные объемы

Например, объем одного моль любого газа имеет (при p, T = const) одно и то же значение. Следовательно, уравнение реакции, протекающей с участием газов, задает не только соотношение их количеств и масс, но и объемов.

молярный объем газа (VM) – это объем газа в котором содержится 1 моль частиц этого газа
VM = V / n

Единица молярного объема газа в СИ – кубический метр на моль (м3/моль), но чаще используют дольные единицы – литр (кубический дециметр) на моль (л/моль, дм3/моль) и мллилитр (кубический сантиметр) на моль (см3/моль).
В соответствии с определением молярного объема дял любого газа отношение его объема V к количеству n будет одинаковым при условии, что это идеальный газ.

При нормальных условиях (н.у.) – 101,3 кПа, 0°С – молярный объем идеального газа равен

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

В химических расчетах используется округленное значение 22,4 л/моль, поскольку точное значение относится к идеальному газу, а большинство реальных газов по свойствам отличаются от него. Реальные газы с очень низкой температурой равновесной конденсации (H2, O2, N2) при нормальных условиях имеют объем, почти равный 22,4 л/моль, а газы, конденсирующиеся при высоких температурах, имеют несколько меньшее значение молярного объема при н.у.: для CO2 – 22.26 л/моль, для NH3 – 22,08 л/моль.

Зная объем некоторого газа при заданных условиях, можно определить количество веществ в этом объеме, и наоборот, по количеству вещества в данной порции газа можно найти объем этой порции:

n = V / VM; V = VM * n

Молярный объем газа при н.у. – фундаментальная физическая постоянная, которая широко используется в химических расчетах. Она позволяет применять объем газа вместо его массы, что очень удобно в аналитической химии (газоанализаторы основанные на измерении объема), поскольку легче измерить объем газа, чем его массу.

Значение молярного объема газа при н.у. является коэффициентом пропорциональности между постоянными Авогадро и Лошмидта:

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

Используя значения молярного объема и молярную массу газа можно определить плотность газа:

ρ = M / VM

В расчетах, основанных на законе эквивалентов для газообразных веществ (реагентов, продуктов) вместо эквивалентной массы удобнее применятьэквивалентный объем, который предстваляет собой отношение объема порции данного газа к эквивалентному количеству вещества в этой порции:

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

Единица эквивалентного объема совпадает с единицей молярного объема. Значение эквивалентного объема газа является константой данного газа только в конкретной реакции, так как зависит от фактора эквивалентности feq.


Комментарии запрещены.