Ķīmisko vielu izpētē svarīgi jēdzieni ir tādi lielumi kā molārā masa, vielas blīvums, molārais tilpums. Tātad, kāds ir molārais tilpums un kā tas atšķiras vielām dažādos agregācijas stāvokļos?

Molārais tilpums: vispārīga informācija

Lai aprēķinātu ķīmiskās vielas molāro tilpumu, šīs vielas molārā masa ir jāsadala ar tās blīvumu. Tādējādi molāro tilpumu aprēķina pēc formulas:

kur Vm ir vielas molārais tilpums, M ir molārā masa, p ir blīvums. Starptautiskajā SI sistēmā šo vērtību mēra kubikmetros uz molu (m 3 / mol).

Rīsi. 1. Molārā tilpuma formula.

Gāzveida vielu molārais tilpums atšķiras no šķidrā un cietā stāvoklī esošām vielām ar to, ka gāzveida elements ar 1 molu vienmēr aizņem vienu un to pašu tilpumu (ja tiek ievēroti vienādi parametri).

Gāzes tilpums ir atkarīgs no temperatūras un spiediena, tāpēc aprēķinam jāņem gāzes tilpums normālos apstākļos. Par normāliem apstākļiem tiek uzskatīta 0 grādu temperatūra un 101,325 kPa spiediens.

1 mola gāzes molārais tilpums normālos apstākļos vienmēr ir vienāds un vienāds ar 22,41 dm 3 /mol. Šo tilpumu sauc par ideālās gāzes molāro tilpumu. Tas ir, 1 molā jebkuras gāzes (skābeklis, ūdeņradis, gaiss) tilpums ir 22,41 dm 3 / m.

Molāro tilpumu normālos apstākļos var iegūt, izmantojot ideālas gāzes stāvokļa vienādojumu, ko sauc par Klaiperona-Mendeļejeva vienādojumu:

kur R ir universālā gāzes konstante, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Viena mola gāzes tilpums V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, kur T un P ir temperatūras (K) un spiediena vērtības normālos apstākļos.

Rīsi. 2. Molāro tilpumu tabula.

Avogadro likums

1811. gadā A. Avogadro izvirzīja hipotēzi, ka vienādos daudzumos dažādu gāzu vienādos apstākļos (temperatūra un spiediens) ir vienāds skaits molekulu. Vēlāk šī hipotēze tika apstiprināta un kļuva par likumu, kas nes diženā itāļu zinātnieka vārdu.

Rīsi. 3. Amedeo Avogadro.

Likums kļūst skaidrs, ja atceramies, ka gāzveida formā attālums starp daļiņām ir nesalīdzināmi lielāks par pašu daļiņu izmēru.

Tādējādi no Avogadro likuma var izdarīt šādus secinājumus:

• Vienādos daudzumos jebkuru gāzu, kas ņemtas vienā temperatūrā un vienā spiedienā, ir vienāds skaits molekulu.
• 1 mols pilnīgi atšķirīgu gāzu vienādos apstākļos aizņem tādu pašu tilpumu.
• Viens mols jebkuras gāzes normālos apstākļos aizņem 22,41 litru tilpumu.

Avogadro likuma sekas un molārā tilpuma jēdziens ir balstīts uz faktu, ka jebkuras vielas mols satur vienādu daļiņu skaitu (gāzēm - molekulām), kas vienāds ar Avogadro konstanti.

Lai noskaidrotu izšķīdušās vielas molu skaitu vienā litrā šķīduma, ir jānosaka vielas molārā koncentrācija, izmantojot formulu c \u003d n / V, kur n ir izšķīdušās vielas daudzums, kas izteikts moli, V ir šķīduma tilpums, izteikts litros C - molaritāte.

Ko mēs esam iemācījušies?

Skolas mācību programmā ķīmijā 8.klasei tiek apgūta tēma "Molārais tilpums". Viens mols gāzes vienmēr satur vienādu tilpumu, kas vienāds ar 22,41 kubikmetru / mol. Šo tilpumu sauc par gāzes molāro tilpumu.

Tēmu viktorīna

Ziņojuma novērtējums

Vidējais vērtējums: 4.2. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 64.

Lai zinātu jebkuru gāzveida vielu sastāvu, ir jāprot darboties ar tādiem jēdzieniem kā vielas molārais tilpums, molārā masa un blīvums. Šajā rakstā mēs apsvērsim, kas ir molārais tilpums un kā to aprēķināt?

Vielas daudzums

Kvantitatīvie aprēķini tiek veikti, lai faktiski veiktu konkrētu procesu vai noskaidrotu noteiktas vielas sastāvu un struktūru. Šos aprēķinus ir neērti veikt ar atomu vai molekulu masu absolūtajām vērtībām, jo ​​tās ir ļoti mazas. Arī relatīvās atomu masas vairumā gadījumu nav izmantojamas, jo tās nav saistītas ar vispārpieņemtiem vielas masas vai tilpuma mēriem. Tāpēc tika ieviests vielas daudzuma jēdziens, ko apzīmē ar grieķu burtu v (nu) vai n. Vielas daudzums ir proporcionāls vielā esošo struktūrvienību (molekulu, atomu daļiņu) skaitam.

Vielas daudzuma vienība ir mols.

Mols ir vielas daudzums, kas satur tik daudz struktūrvienību, cik atomu ir 12 g oglekļa izotopa.

1 atoma masa ir 12 a. e.m., tātad atomu skaits 12 g oglekļa izotopa ir:

Na \u003d 12g / 12 * 1,66057 * 10 ar jaudu no -24g \u003d 6,0221 * 10 ar jaudu no 23

Fizisko lielumu Na sauc par Avogadro konstanti. Viens mols jebkuras vielas satur 6,02 * 10 līdz 23 daļiņām.

Rīsi. 1. Avogadro likums.

Gāzes molārais tilpums

Gāzes molārais tilpums ir vielas tilpuma attiecība pret šīs vielas daudzumu. Šo vērtību aprēķina, dalot vielas molāro masu ar tās blīvumu pēc šādas formulas:

kur Vm ir molārais tilpums, M ir molārā masa un p ir vielas blīvums.

Rīsi. 2. Molārā tilpuma formula.

Starptautiskajā C sistēmā gāzveida vielu molārā tilpuma mērīšana tiek veikta kubikmetros uz molu (m 3 / mol)

Gāzveida vielu molārais tilpums atšķiras no šķidrā un cietā stāvoklī esošām vielām ar to, ka gāzveida elements ar 1 molu vienmēr aizņem vienu un to pašu tilpumu (ja tiek ievēroti vienādi parametri).

Gāzes tilpums ir atkarīgs no temperatūras un spiediena, tāpēc aprēķinam jāņem gāzes tilpums normālos apstākļos. Par normāliem apstākļiem tiek uzskatīta 0 grādu temperatūra un 101,325 kPa spiediens. 1 mola gāzes molārais tilpums normālos apstākļos vienmēr ir vienāds un vienāds ar 22,41 dm 3 /mol. Šo tilpumu sauc par ideālās gāzes molāro tilpumu. Tas ir, 1 molā jebkuras gāzes (skābeklis, ūdeņradis, gaiss) tilpums ir 22,41 dm 3 / m.

Rīsi. 3. Gāzes molārais tilpums normālos apstākļos.

Tabula "Gāzu molārais tilpums"

Nākamajā tabulā parādīts dažu gāzu tilpums:

Gāze	Molārais tilpums, l
H2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH3	22,065
SO2	21,888
Ideāli	22,41383

Ko mēs esam iemācījušies?

Ķīmijā pētītās gāzes molārais tilpums (8. pakāpe), kā arī molārā masa un blīvums ir nepieciešamie daudzumi, lai noteiktu konkrētas ķīmiskās vielas sastāvu. Molārās gāzes iezīme ir tāda, ka viens mols gāzes vienmēr satur vienādu tilpumu. Šo tilpumu sauc par gāzes molāro tilpumu.

Tēmu viktorīna

Ziņojuma novērtējums

Vidējais vērtējums: 4.3. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 182.

Kur m ir masa, M ir molārā masa, V ir tilpums.

4. Avogadro likums. To izveidoja itāļu fiziķis Avogadro 1811. gadā. Jebkuru gāzu vienāds tilpums, kas ņemts vienā un tajā pašā temperatūrā un spiedienā, satur tādu pašu molekulu skaitu.

Tādējādi vielas daudzuma jēdzienu var formulēt: 1 mols vielas satur daļiņu skaitu, kas vienāds ar 6,02 * 10 23 (ko sauc par Avogadro konstanti)

Šī likuma sekas ir tādas 1 mols jebkuras gāzes normālos apstākļos (P 0 \u003d 101,3 kPa un T 0 \u003d 298 K) aizņem tilpumu, kas vienāds ar 22,4 litriem.

5. Boila-Mariotas likums

Pastāvīgā temperatūrā noteikta gāzes daudzuma tilpums ir apgriezti proporcionāls spiedienam, zem kura tas ir:

6. Geja-Lusaka likums

Pastāvīgā spiedienā gāzes tilpuma izmaiņas ir tieši proporcionālas temperatūrai:

V/T = konst.

7. Var izteikt sakarību starp gāzes tilpumu, spiedienu un temperatūru apvienotais Boila-Mariotas un Geja-Lusaka likums, ko izmanto, lai pārvietotu gāzes daudzumu no viena stāvokļa uz citu:

P 0, V 0,T 0 - tilpuma spiediens un temperatūra normālos apstākļos: P 0 =760 mm Hg. Art. vai 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Neatkarīgs molekulārās vērtības novērtējums masu M var veikt, izmantojot t.s ideālas gāzes stāvokļu vienādojumi vai Klepeirona-Mendeļejeva vienādojumi :

pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)

Kur R - gāzes spiediens slēgtā sistēmā, V- sistēmas apjoms, T - gāzes masa T - absolūtā temperatūra, R- universāla gāzes konstante.

Ņemiet vērā, ka konstantes vērtība R var iegūt, vienādojumā (1.1) aizstājot vērtības, kas raksturo vienu molu gāzes pie N.C.:

r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mols 273K) \u003d 8,31 J / mol.K)

Problēmu risināšanas piemēri

1. piemērs Gāzes tilpuma palielināšana normālos apstākļos.

Kāds tilpums (n.o.) aizņems 0,4×10 -3 m 3 gāzes 50 0 C temperatūrā un 0,954×10 5 Pa spiedienā?

Risinājums. Lai gāzes tilpumu sasniegtu normālos apstākļos, izmantojiet vispārīgo formulu, kas apvieno Boila-Mariota un Geja-Lussaka likumus:

pV/T = p 0 V 0 / T 0 .

Gāzes tilpums (n.o.) ir , kur T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.

Kad (n.o.) gāze aizņem tilpumu, kas vienāds ar 0,32×10 -3 m 3 .

2. piemērs Gāzes relatīvā blīvuma aprēķins pēc tās molekulmasas.

Aprēķiniet etāna C 2 H 6 blīvumu no ūdeņraža un gaisa.

Risinājums. No Avogadro likuma izriet, ka vienas gāzes relatīvais blīvums attiecībā pret otru ir vienāds ar molekulmasu attiecību ( M h) no šīm gāzēm, t.i. D=M1/M2. Ja M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, gaisa vidējā molekulmasa ir 29, tad etāna relatīvais blīvums attiecībā pret ūdeņradi ir D H2 = 30/2 =15.

Relatīvais etāna blīvums gaisā: D gaiss= 30/29 = 1,03, t.i. etāns ir 15 reizes smagāks par ūdeņradi un 1,03 reizes smagāks par gaisu.

3. piemērs Gāzu maisījuma vidējās molekulmasas noteikšana pēc relatīvā blīvuma.

Aprēķiniet vidējo molekulmasu gāzu maisījumam, kas sastāv no 80% metāna un 20% skābekļa (pēc tilpuma), izmantojot šo gāzu relatīvā blīvuma vērtības attiecībā pret ūdeņradi.

Risinājums. Bieži aprēķini tiek veikti saskaņā ar sajaukšanas likumu, kas ir tāds, ka gāzu tilpumu attiecība divkomponentu gāzu maisījumā ir apgriezti proporcionāla starpībai starp maisījuma blīvumu un gāzu blīvumiem, kas veido šo maisījumu. . Apzīmēsim gāzu maisījuma relatīvo blīvumu attiecībā pret ūdeņraža caurlaidību D H2. tas būs lielāks par metāna blīvumu, bet mazāks par skābekļa blīvumu:

80D H2 — 640 = 320–20 D H2; D H2 = 9,6.

Šī gāzu maisījuma ūdeņraža blīvums ir 9,6. gāzu maisījuma vidējā molekulmasa M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.

4. piemērs Gāzes molārās masas aprēķins.

0,327 × 10 -3 m 3 gāzes masa 13 0 C temperatūrā un 1,040 × 10 5 Pa spiedienā ir 0,828 × 10 -3 kg. Aprēķiniet gāzes molāro masu.

Risinājums. Gāzes molmasu var aprēķināt, izmantojot Mendeļejeva-Klapeirona vienādojumu:

Kur m ir gāzes masa; M ir gāzes molārā masa; R- molārā (universālā) gāzes konstante, kuras vērtību nosaka pieņemtās mērvienības.

Ja spiedienu mēra Pa un tilpumu m 3, tad R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Teorētisko materiālu skatīt lapā "Gāzes molārais tilpums".

Pamatformulas un jēdzieni:

Piemēram, no Avogadro likuma izriet, ka vienādos apstākļos 1 litrs ūdeņraža un 1 litrs skābekļa satur vienādu skaitu molekulu, lai gan to izmēri ir ļoti atšķirīgi.

Pirmais Avogadro likuma rezultāts:

Tilpums, kas normālos apstākļos (n.s.) aizņem 1 molu jebkuras gāzes, ir 22,4 litri, un to sauc gāzes molārais tilpums(Vm).

V m \u003d V / ν (m 3 / mol)

Ko sauc par normāliem apstākļiem (n.o.):

• normāla temperatūra = 0°C vai 273 K;
• normāls spiediens = 1 atm vai 760 mmHg vai 101,3 kPa

No Avogadro likuma pirmajām sekām izriet, ka, piemēram, 1 mols ūdeņraža (2 g) un 1 mols skābekļa (32 g) aizņem tādu pašu tilpumu, kas vienāds ar 22,4 litriem n.o.

Zinot V m, jūs varat atrast jebkura gāzes daudzuma (ν) un jebkuras masas (m) tilpumu:

V=V m ν V = V m (m/M)

Tipisks 1. uzdevums: kāds ir apjoms n.o.s. aizņem 10 molus gāzes?

V = V m ν = 22,4 10 = 224 (l/mol)

Tipisks 2. uzdevums: kāds ir skaļums n.o.s. paņem 16 g skābekļa?

V(O2)=V m · (m/M) Mr (O2)=32; M(O 2) \u003d 32 g / mol V (O 2) \u003d 22,4 (16/32) \u003d 11,2 l

Otrais Avogadro likuma rezultāts:

Zinot gāzes blīvumu (ρ=m/V) pie n.o., varam aprēķināt šīs gāzes molāro masu: M = 22,4 ρ

Vienas gāzes blīvumu (D) citādi sauc par pirmās gāzes noteikta tilpuma masas attiecību pret otras gāzes līdzīga tilpuma masu, kas ņemta tādos pašos apstākļos.

3. parauga uzdevums: nosakiet oglekļa dioksīda relatīvo blīvumu no ūdeņraža un gaisa.

D ūdeņradis (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (H 2) \u003d 44/2 \u003d 22 D gaiss \u003d 44/29 \u003d 1,5

• viens tilpums ūdeņraža un viens tilpums hlora dod divus tilpumus ūdeņraža hlorīda: H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
• divi tilpumi ūdeņraža un viens tilpums skābekļa dod divus tilpumus ūdens tvaiku: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

1. uzdevums. Cik molu un molekulu ir 44 g oglekļa dioksīda.

Risinājums:

M(CO 2) \u003d 12 + 16 2 \u003d 44 g / mol ν \u003d m / M \u003d 44/44 \u003d 1 mol N (CO 2) \u003d ν N A \u003d ν N A \u003d \u003d \u003d \u003d 10 23

2. uzdevums. Aprēķiniet vienas ozona molekulas un argona atoma masu.

Risinājums:

M (O 3) \u003d 16 3 \u003d 48 g m (O 3) \u003d M (O 3) / N A \u003d 48 / (6,02 10 23) \u003d 7,97 10 -23 g 0 g 0 m3 (Ar) \u003d M (Ar) / N A \u003d 40 / (6,02 10 23) = 6,65 10 -23 g

3. uzdevums. Kāds ir apjoms pie n.o. aizņem 2 molus metāna.

Risinājums:

ν \u003d V / 22,4 V (CH 4) \u003d ν 22,4 \u003d 2 22,4 \u003d 44,8 l

4. uzdevums. Nosakiet oglekļa monoksīda (IV) blīvumu un relatīvo blīvumu ūdeņradim, metānam un gaisam.

Risinājums:

M r (CO 2 )=12+16·2=44; M(CO2)=44 g/mol M r (CH4)=12+1 4=16; M(CH4)=16 g/mol M r(H2)=1 2=2; M(H2)=2 g/mol M r (gaiss)=29; M (gaiss) \u003d 29 g / mol ρ \u003d m / V ρ (CO 2) \u003d 44 / 22,4 \u003d 1,96 g / mol D (CH 4) \u003d M (CO 2) / M (CH 4) = 44/16 = 2,75 D(H2) = M(CO2)/M(H2) = 44/2 = 22 D(gaiss) = M(CO2)/M(gaiss) = 44/24 = 1,52

5. uzdevums. Nosakiet gāzu maisījuma masu, kas satur 2,8 kubikmetrus metāna un 1,12 kubikmetrus oglekļa monoksīda.

Risinājums:

M r (CO 2 )=12+16·2=44; M(CO2)=44 g/mol M r (CH4)=12+1 4=16; M(CH 4) \u003d 16 g / mol 22,4 kubikmetri CH 4 \u003d 16 kg 2,8 kubikmetri CH 4 \u003d x m (CH 4) \u003d x \u003d 2,8 16 / 22,4 kg kubikmetri \u0022 .4 . \u003d 28 kg 1,12 kubikmetri CO 2 \u003d x m (CO 2) \u003d x \u003d 1,12 28 / 22,4 \u003d 1,4 kg m (CH 4) + m (CO 2) \u003 kg (CO 2) = 3 kg \u00.

6. uzdevums. Noteikt skābekļa un gaisa tilpumus, kas nepieciešami, lai sadedzinātu 112 kubikmetru divvērtīgā oglekļa monoksīda ar tajā esošo nedegošo piemaisījumu saturu tilpuma daļās 0,50.

Risinājums:

• nosaka tīra CO tilpumu maisījumā: V (CO) \u003d 112 0,5 \u003d 66 kubikmetri
• nosaka skābekļa daudzumu, kas nepieciešams, lai sadedzinātu 66 kubikmetrus CO: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 2mol + 1mol 66m 3 + X m 3 V (CO) \u003d 2 22,4 \u003d 44,8 m 3 \ V (O 2) . u003d 22,4 m 3 66 / 44,8 \u003d X / 22,4 X \u003d 66 22,4 / 44,8 \u003d 33 m 3 vai 2V (CO) / V (O 2) \u003d / 2 V 0 (CO) ) V - molārie tilpumi V 0 - aprēķinātie tilpumi V 0 (O 2) \u003d V (O 2) (V 0 (CO) / 2 V (CO))

7. uzdevums. Kā mainīsies spiediens traukā, kas piepildīts ar ūdeņraža un hlora gāzēm pēc tam, kad tās reaģēs? Tāpat par ūdeņradi un skābekli?

Risinājums:

• H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl - 1 mola ūdeņraža un 1 mola hlora mijiedarbības rezultātā tiek iegūti 2 moli hlorūdeņraža: 1 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol), tāpēc spiediens nemainīsies, jo iegūtais gāzu maisījuma tilpums ir reakcijā iesaistīto komponentu tilpumu summa.
• 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol) - spiediens traukā samazināsies pusotru reizi, jo tika iegūti 2 tilpumi gāzu maisījuma no 3 tilpumiem komponentu, kas iekļuva reakcijā.

8. uzdevums. 12 litri amonjaka un četrvērtīgā oglekļa monoksīda gāzes maisījuma n.o.s. masa ir 18 g. Cik daudz ir katras gāzes maisījumā?

Risinājums:

V(NH 3)=x l V(CO 2)=y l M(NH 3)=14+1 3=17 g/mol M(CO 2)=12+16 2=44 g/mol m( NH 3) \ u003d x / (22,4 17) g m (CO 2) \u003d y / (22,4 44) g Vienādojumu sistēma maisījuma tilpums: x + y \u003d 12 maisījuma masa: x / (22,4 ) 17)+y/(22,4 44) =18 Pēc atrisināšanas iegūstam: x=4,62 l y=7,38 l

9. uzdevums. Cik daudz ūdens tiks iegūts 2 g ūdeņraža un 24 g skābekļa reakcijas rezultātā.

Risinājums:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

No reakcijas vienādojuma redzams, ka reaģentu skaits neatbilst stehiometrisko koeficientu attiecībai vienādojumā. Šādos gadījumos aprēķinus veic vielai, kas ir mazāka, t.i., šī viela reakcijas gaitā beigsies pirmā. Lai noteiktu, kura no sastāvdaļām trūkst, jums jāpievērš uzmanība reakcijas vienādojuma koeficientam.

Sākuma komponentu daudzums ν(H 2)=4/2=2 (mol) ν(O 2)=48/32=1,5 (mol)

Tomēr nav nepieciešams steigties. Mūsu gadījumā reakcijai ar 1,5 moliem skābekļa ir nepieciešami 3 moli ūdeņraža (1,5 2), un mums ir tikai 2 moli, t.i., ar 1 molu ūdeņraža nepietiek visiem pusotra mola. skābeklis reaģēt. Tāpēc mēs aprēķināsim ūdens daudzumu ar ūdeņradi:

ν (H 2 O) \u003d ν (H 2) \u003d 2 mol m (H 2 O) \u003d 2 18 \u003d 36 g

10. uzdevums. 400 K temperatūrā un 3 atmosfēru spiedienā gāze aizņem 1 litru. Kādu tilpumu šī gāze aizņems n.o.s.?

Risinājums:

No Klepeirona vienādojuma:

P V/T = P n V n / T n V n = (PVT n)/(P n T) V n = (3 1 273)/(1 400) = 2,05 l

Līdzās masai un tilpumam ķīmiskajos aprēķinos bieži tiek izmantots arī vielas daudzums, kas ir proporcionāls vielā esošo struktūrvienību skaitam. Šajā gadījumā katrā gadījumā jānorāda, kuras struktūrvienības (molekulas, atomi, joni utt.) ir domātas. Vielas daudzuma vienība ir mols.

Mols ir vielas daudzums, kas satur tik daudz molekulu, atomu, jonu, elektronu vai citu strukturālo vienību, cik atomu ir 12 g 12C oglekļa izotopa.

Ar lielu precizitāti nosaka struktūrvienību skaitu, ko satur 1 mols vielas (Avogadro konstante); praktiskos aprēķinos tiek pieņemts, ka tas ir vienāds ar 6,02 1024 mol -1.

Ir viegli parādīt, ka vielas 1 mola masa (molmasa), kas izteikta gramos, ir skaitliski vienāda ar šīs vielas relatīvo molekulmasu.

Tādējādi brīvā hlora C1r relatīvā molekulmasa (vai saīsināti molekulmasa) ir 70,90. Tāpēc molekulārā hlora molārā masa ir 70,90 g/mol. Tomēr hlora atomu molārā masa ir uz pusi mazāka (45,45 g/mol), jo 1 mols Cl hlora molekulu satur 2 molus hlora atomu.

Saskaņā ar Avogadro likumu vienādos tilpumos jebkuras gāzes, kas ņemtas vienā temperatūrā un vienā spiedienā, ir vienāds molekulu skaits. Citiem vārdiem sakot, vienāds daudzums jebkuras gāzes molekulu vienādos apstākļos aizņem tādu pašu tilpumu. Tomēr 1 mols jebkuras gāzes satur tikpat daudz molekulu. Tāpēc tādos pašos apstākļos 1 mols jebkuras gāzes aizņem tādu pašu tilpumu. Šo tilpumu sauc par gāzes molāro tilpumu, un normālos apstākļos (0 ° C, spiediens 101, 425 kPa) tas ir 22,4 litri.

Piemēram, apgalvojums "oglekļa dioksīda saturs gaisā ir 0,04% (tilp.)" nozīmē, ka pie CO 2 daļējā spiediena, kas vienāds ar gaisa spiedienu un tajā pašā temperatūrā, gaisā esošais oglekļa dioksīds ņem 0,04% no kopējā gaisa aizņemtā tilpuma.

Kontroles uzdevums

1. Salīdziniet molekulu skaitu, ko satur 1 g NH 4 un 1 g N 2. Kurā gadījumā un cik reizes molekulu skaits ir lielāks?

2. Izsaka vienas sēra dioksīda molekulas masu gramos.

4. Cik molekulu normālos apstākļos ir 5,00 ml hlora?

4. Kādu tilpumu normālos apstākļos aizņem 27 10 21 gāzes molekula?

5. Izteikt vienas NO 2 molekulas masu gramos.

6. Kāda ir tilpumu attiecība, ko aizņem 1 mols O 2 un 1 mols Oz (apstākļi ir vienādi)?

7. Vienādos apstākļos tiek ņemtas vienādas skābekļa, ūdeņraža un metāna masas. Atrodiet ņemto gāzu tilpumu attiecību.

8. Uz jautājumu, cik daudz tilpuma 1 mols ūdens aizņems normālos apstākļos, tika saņemta atbilde: 22,4 litri. Vai šī ir pareizā atbilde?

9. Izsaka vienas HCl molekulas masu gramos.

Cik oglekļa dioksīda molekulu ir 1 litrā gaisa, ja CO 2 tilpuma saturs ir 0,04% (normālos apstākļos)?

10. Cik molu normālos apstākļos satur 1 m 4 jebkuras gāzes?

11. Izteikt vienas H 2 O molekulas masu gramos.

12. Cik molu skābekļa ir 1 litrā gaisa, ja tilpums

14. Cik molu slāpekļa ir 1 litrā gaisa, ja tā tilpuma saturs ir 78% (normālos apstākļos)?

14. Vienādos apstākļos tiek ņemtas vienādas skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa masas. Atrodiet ņemto gāzu tilpumu attiecību.

15. Salīdziniet molekulu skaitu, ko satur 1 g NO 2 un 1 g N 2. Kurā gadījumā un cik reizes molekulu skaits ir lielāks?

16. Cik molekulu normālos apstākļos satur 2,00 ml ūdeņraža?

17. Izteikt vienas H 2 O molekulas masu gramos.

18. Kādu tilpumu normālos apstākļos aizņem 17 10 21 gāzes molekula?

ĶĪMISKO REAKCIJU ĀTRUMS

Definējot jēdzienu ķīmiskās reakcijas ātrums nepieciešams atšķirt homogēnas un neviendabīgas reakcijas. Ja reakcija norit viendabīgā sistēmā, piemēram, šķīdumā vai gāzu maisījumā, tad tā notiek visā sistēmas tilpumā. Viendabīgas reakcijas ātrums sauc par vielas daudzumu, kas nonāk reakcijā vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā sistēmas tilpuma vienībā. Tā kā vielas molu skaita attiecība pret tilpumu, kurā tā ir sadalīta, ir vielas molārā koncentrācija, homogēnas reakcijas ātrumu var definēt arī kā jebkuras vielas koncentrācijas izmaiņas laika vienībā: sākotnējā reaģenta vai reakcijas produkta. Lai nodrošinātu, ka aprēķina rezultāts vienmēr ir pozitīvs neatkarīgi no tā, vai to rada reaģents vai produkts, formulā izmanto zīmi “±”:

Atkarībā no reakcijas rakstura laiku var izteikt ne tikai sekundēs, kā to prasa SI sistēma, bet arī minūtēs vai stundās. Reakcijas laikā tā ātruma vērtība nav nemainīga, bet nepārtraukti mainās: tā samazinās, jo izejvielu koncentrācijas samazinās. Iepriekš minētais aprēķins dod reakcijas ātruma vidējo vērtību noteiktā laika intervālā Δτ = τ 2 – τ 1 . Patiesais (momentānais) ātrums ir definēts kā robeža, līdz kurai attiecība Δ AR/ Δτ pie Δτ → 0, t.i., patiesais ātrums ir vienāds ar koncentrācijas laika atvasinājumu.

Reakcijai, kuras vienādojums satur stehiometriskos koeficientus, kas atšķiras no vienības, ātruma vērtības, kas izteiktas dažādām vielām, nav vienādas. Piemēram, reakcijai A + 4B \u003d D + 2E vielas A patēriņš ir viens mols, viela B ir trīs moli, vielas E ienākšana ir divi moli. Tāpēc υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) = ½ υ (E) vai υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Ja reakcija notiek starp vielām, kas atrodas dažādās neviendabīgas sistēmas fāzēs, tad tā var notikt tikai saskarnē starp šīm fāzēm. Piemēram, skābes šķīduma un metāla gabala mijiedarbība notiek tikai uz metāla virsmas. Neviendabīgas reakcijas ātrums sauc par vielas daudzumu, kas nonāk reakcijā vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā uz saskarnes vienību starp fāzēm:

.

Ķīmiskās reakcijas ātruma atkarību no reaģentu koncentrācijas izsaka masas iedarbības likums: nemainīgā temperatūrā ķīmiskās reakcijas ātrums ir tieši proporcionāls reaģentu molāro koncentrāciju reizinājumam, kas palielināts līdz jaudām, kas vienādas ar koeficientiem šo vielu formulās reakcijas vienādojumā. Tad par reakciju

2A + B → produkti

attiecība υ ~ · AR A 2 AR B, un pārejai uz vienlīdzību tiek ieviests proporcionalitātes koeficients k, zvanīja reakcijas ātruma konstante:

υ = k· AR A 2 AR B = k[A] 2 [V]

(molārās koncentrācijas formulās var apzīmēt kā burtu AR ar atbilstošo indeksu un vielas formulu kvadrātiekavās). Reakcijas ātruma konstantes fizikālā nozīme ir reakcijas ātrums pie visu reaģentu koncentrācijām, kas vienādas ar 1 mol/l. Reakcijas ātruma konstantes dimensija ir atkarīga no faktoru skaita vienādojuma labajā pusē un var būt no -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2) utt., tas ir, tāda, ka jebkurā gadījumā aprēķinos reakcijas ātrumu izsaka mol l –1 s –1.

Neviendabīgām reakcijām masas iedarbības likuma vienādojums ietver tikai to vielu koncentrācijas, kas atrodas gāzes fāzē vai šķīdumā. Vielas koncentrācija cietajā fāzē ir nemainīga vērtība un ir iekļauta ātruma konstantē, piemēram, ogļu sadegšanas procesam C + O 2 = CO 2 masas iedarbības likums ir uzrakstīts:

υ = kI const = k·,

Kur k= kI konst.

Sistēmās, kurās viena vai vairākas vielas ir gāzes, reakcijas ātrums ir atkarīgs arī no spiediena. Piemēram, ja ūdeņradis mijiedarbojas ar joda tvaikiem H 2 + I 2 \u003d 2HI, ķīmiskās reakcijas ātrumu noteiks izteiksme:

υ = k··.

Ja spiediens tiek palielināts, piemēram, 4 reizes, tad sistēmas aizņemtais tilpums samazināsies par tādu pašu daudzumu, un līdz ar to katras reaģējošās vielas koncentrācija palielināsies par tādu pašu daudzumu. Reakcijas ātrums šajā gadījumā palielināsies par 9 reizēm

Reakcijas ātruma atkarība no temperatūras ir aprakstīts ar van't Hoff likumu: par katriem 10 grādiem temperatūras paaugstināšanās reakcijas ātrums palielinās 2-4 reizes. Tas nozīmē, ka, temperatūrai pieaugot eksponenciāli, ķīmiskās reakcijas ātrums palielinās eksponenciāli. Bāze progresēšanas formulā ir reakcijas ātruma temperatūras koeficientsγ, kas parāda, cik reizes palielinās konkrētās reakcijas ātrums (vai, kas ir tas pats, ātruma konstante), temperatūrai paaugstinoties par 10 grādiem. Matemātiski van't Hoff likumu izsaka ar formulām:

vai

kur un ir reakcijas ātrumi, attiecīgi, sākumā t 1 un pēdējais t 2 temperatūras. Van't Hoff likumu var izteikt arī šādi:

; ; ; ,

kur un ir attiecīgi reakcijas ātrums un ātruma konstante temperatūrā t; un ir vienādas vērtības temperatūrā t +10n; n ir “desmit grādu” intervālu skaits ( n =(t 2 –t 1)/10), par kuru temperatūra ir mainījusies (var būt vesels vai daļskaitlis, pozitīvs vai negatīvs).

Kontroles uzdevums

1. Atrodiet reakcijas ātruma konstantes A + B -> AB vērtību, ja pie vielu A un B koncentrācijām, kas vienādas attiecīgi ar 0,05 un 0,01 mol / l, reakcijas ātrums ir 5 10 -5 mol / (l-min ).

2. Cik reizes mainīsies reakcijas ātrums 2A + B -> A2B, ja vielas A koncentrāciju palielina 2 reizes, bet vielas B koncentrāciju samazina 2 reizes?

4. Cik reizes jāpalielina vielas koncentrācija, B 2 sistēmā 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), Lai tad, kad vielas A koncentrācija samazinās 4 reizes, tiešās reakcijas ātrums nemainās ?

4. Kādu laiku pēc reakcijas sākuma 3A + B-> 2C + D vielu koncentrācijas bija: [A] = 0,04 mol / l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol / l. Kādas ir vielu A un B sākotnējās koncentrācijas?

5. Sistēmā CO + C1 2 = COC1 2 koncentrācija tika palielināta no 0,04 līdz 0,12 mol/l, bet hlora koncentrācija - no 0,02 līdz 0,06 mol/l. Par cik palielinājās tiešās reakcijas ātrums?

6. Reakciju starp vielām A un B izsaka ar vienādojumu: A + 2B → C. Sākotnējās koncentrācijas ir: [A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. Reakcijas ātruma konstante ir 0,4. Atrodiet sākotnējo reakcijas ātrumu un reakcijas ātrumu pēc kāda laika, kad vielas A koncentrācija samazinās par 0,01 mol/l.

7. Kā mainīsies reakcijas 2СО + О2 = 2СО2 ātrums, notiekot slēgtā traukā, ja spiediens tiek dubultots?

8. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūru paaugstinās no 20 °C līdz 100 °C, pieņemot, ka reakcijas ātruma temperatūras koeficients ir 4.

9. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.), ja spiediens sistēmā tiks palielināts 4 reizes;

10. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.), ja sistēmas tilpums tiks samazināts 4 reizes?

11. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.), ja NO koncentrāciju palielinās 4 reizes?

12. Kāds ir reakcijas ātruma temperatūras koeficients, ja, temperatūrai paaugstinoties par 40 grādiem, reakcijas ātrums

palielinās 15,6 reizes?

14. . Atrodiet reakcijas ātruma konstantes A + B -> AB vērtību, ja pie vielu A un B koncentrācijām, kas ir vienādas ar attiecīgi 0,07 un 0,09 mol / l, reakcijas ātrums ir 2,7 10 -5 mol / (l-min).

14. Reakciju starp vielām A un B izsaka ar vienādojumu: A + 2B → C. Sākotnējās koncentrācijas ir: [A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol / l. Reakcijas ātruma konstante ir 0,5. Atrodiet sākotnējo reakcijas ātrumu un reakcijas ātrumu pēc kāda laika, kad vielas A koncentrācija samazinās par 0,01 mol/l.

15. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.), ja spiediens sistēmā tiks dubultots;

16. Sistēmā CO + C1 2 = COC1 2 koncentrācija tika palielināta no 0,05 līdz 0,1 mol/l, bet hlora koncentrācija - no 0,04 līdz 0,06 mol/l. Par cik palielinājās tiešās reakcijas ātrums?

17. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūru paaugstinās no 20 °C līdz 80 °C, pieņemot, ka reakcijas ātruma temperatūras koeficienta vērtība ir 2.

18. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūra tiks paaugstināta no 40 ° C līdz 90 ° C, pieņemot, ka reakcijas ātruma temperatūras koeficienta vērtība ir 4.

ĶĪMISKĀ SAITE. MOLEKULU VEIDOŠANĀS UN UZBŪVE

1. Kādus ķīmisko saišu veidus jūs zināt? Sniedziet piemēru jonu saites veidošanai ar valences saišu metodi.

2. Kādu ķīmisko saiti sauc par kovalento? Kas ir raksturīgs kovalentai saitei?

4. Kādas īpašības raksturo kovalentā saite? Parādiet to ar konkrētiem piemēriem.

4. Kāda veida ķīmiskā saite ir H 2 molekulās; Cl 2 HC1?

5. Kāda ir saišu būtība molekulās NCI 4, CS 2, CO 2? Katram no tiem norādiet kopējā elektronu pāra pārvietošanās virzienu.

6. Kādu ķīmisko saiti sauc par jonu? Kas ir raksturīgs jonu saitei?

7. Kāda veida saite ir NaCl, N 2, Cl 2 molekulās?

8. Uzzīmējiet visus iespējamos veidus, kā s-orbitāli pārklāt ar p-orbitāli;. Šajā gadījumā norādiet savienojuma virzienu.

9. Izskaidrot kovalentās saites donora-akceptora mehānismu, izmantojot fosfonija jona [РН 4 ]+ veidošanās piemēru.

10. Vai CO, CO 2 molekulās saite ir polāra vai nepolāra? Paskaidrojiet. Aprakstiet ūdeņraža saiti.

11. Kāpēc dažas molekulas, kurām ir polārās saites, parasti ir nepolāras?

12. Kovalentais vai jonu saišu veids ir raksturīgs šādiem savienojumiem: Nal, S0 2, KF? Kāpēc jonu saite ir kovalentās saites ierobežojošais gadījums?

14. Kas ir metāliskā saite? Kā tas atšķiras no kovalentās saites? Kādas metālu īpašības tas rada?

14. Kādas ir saites starp atomiem molekulās; KHF 2 , H 2 0, HNO ?

15. Kā izskaidrot lielo saites stiprību starp atomiem slāpekļa molekulā N 2 un daudz mazāko stiprību fosfora molekulā P 4?

16 . Kas ir ūdeņraža saite? Kāpēc ūdeņraža saišu veidošanās nav raksturīga H2S un HC1 molekulām, atšķirībā no H2O un HF?

17. Kādu saiti sauc par jonu? Vai jonu saitei ir piesātinājuma un virziena īpašības? Kāpēc tas ir kovalentās saites ierobežojošais gadījums?

18. Kāda veida saite ir NaCl, N 2, Cl 2 molekulās?