При вивченні хімічних речовин важливими поняттями є такі величини, як молярна маса, густина речовини, молярний об’єм. Так, що ж таке молярний об’єм, і в чому його відмінність для речовин в різному агрегатному стані?
Молярний об’єм: загальна інформація
Щоб обчислити молярний об’єм хімічної речовини необхідно молярну масу цієї речовини розділити на її густину.
Таким чином, молярний об’єм обчислюється за формулою:
Vm = M/p
де
- Vm – молярний об’єм речовини,
- М – молярна маса,
- p – густина.
У Міжнародній системі СІ ця величина вимірюється в кубічний метр на моль (м3/моль).
Молярний об’єм газоподібних речовин відрізняється від речовин, що знаходяться в рідкому і твердому стані тим, що газоподібний елемент кількістю 1 моль завжди займає однаковий об’єм (за певних умов однакові параметри).
Об’єм газу залежить від температури і тиску, тому при розрахунках слід брати об’єм газу при нормальних умовах. Нормальними умовами вважається температура 0 градусів і тиск 101,325 кПа.
Молярний об’єм 1 моля газу при нормальних умовах завжди однаковий і рівний 22,41 дм3/моль. Цей об’єм називається молярним об’ємом ідеального газу. Тобто, в 1 молі будь-якого газу (кисень, водень, повітря) об’єм дорівнює 22,41 дм3/м.
Молярний об’єм при нормальних умовах можна вивести, використовуючи рівняння стану для ідеального газу, яке називається рівнянням Клайперона-Менделєєва:
P * V = n * R * T
де
- R – універсальна газова постійна
R = 8.314 Дж / моль * К = 0,0821 л * атм / моль К
Об’єм одного газу
V = RT/P = 8.314 * 273.15 / 101.325 = 22.413 л / моль,
де
- Т і Р – значення температури (К) і тиску при нормальних умовах.
Закон Авогадро
У 1811 році А. Авогадро висунув гіпотезу, що в рівних об’ємах різних газів при однакових умовах (температурі і тиску) міститься однакове число молекул. Пізніше гіпотеза підтвердилася і стала законом, що мають ім’я великого італійського вченого.
Закон стає зрозумілий, якщо згадати, що в газоподібному вигляді відстань між частинками незрівнянно більше, ніж розміри самих частинок.
Таким чином, з закону Авогадро можна зробити наступні висновки:
- У рівних об’ємах будь-яких газів, взятих при одній і тій же температурі і при одному і тому ж тиску, міститься одне і те ж число молекул.
- 1 моль абсолютно різних газів при однакових умовах займає однаковий об’єм.
- Один моль будь-якого газу при нормальних умовах займає об’єм 22,41 л.
Слідство із закону Авогадро і поняття молярного об’єму засновані на тому, що моль будь-якої речовини містить однакове число часток (для газів – молекул), що дорівнює постійній Авогадро.
Щоб дізнатися число молей розчиненої речовини міститься в одному літрі розчину, необхідно визначити молярну концентрацію речовини за формулою
c = n/V
де
- n – кількість розчиненої речовини, що виражається в молях;
- V – об’єм розчину, який виражається в літрах;
- С – молярність.
Що ми дізналися?
У шкільній програмі з хімії 8 класу вивчається тема «Молярний об’єм». В одному молі газу завжди міститься однаковий об’єм, рівний 22,41 кубічний метр/моль. Цей об’єм називається молярним об’ємом газу.