Kapag nag-aaral ng mga kemikal na sangkap, ang mahahalagang konsepto ay ang mga dami gaya ng molar mass, density ng isang substance, at molar volume. Kaya, ano ang dami ng molar, at paano ito naiiba para sa mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama?

Dami ng molar: pangkalahatang impormasyon

Upang makalkula ang dami ng molar ng isang kemikal na sangkap, kinakailangan upang hatiin ang molar mass ng sangkap na ito sa pamamagitan ng density nito. Kaya, ang dami ng molar ay kinakalkula ng formula:

kung saan ang Vm ay ang dami ng molar ng sangkap, ang M ay ang molar mass, ang p ay ang density. Sa International SI System, ang halagang ito ay sinusukat sa cubic meter per mole (m 3 /mol).

kanin. 1. Pormula ng dami ng molar.

Ang dami ng molar ng mga gas na sangkap ay naiiba sa mga sangkap sa likido at solidong estado dahil ang isang gas na elemento na may halagang 1 mole ay palaging sumasakop sa parehong dami (kung ang parehong mga parameter ay natutugunan).

Ang dami ng gas ay nakasalalay sa temperatura at presyon, kaya kapag kinakalkula, dapat mong kunin ang dami ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang mga normal na kondisyon ay itinuturing na isang temperatura ng 0 degrees at isang presyon ng 101.325 kPa.

Ang dami ng molar ng 1 mole ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay palaging pareho at katumbas ng 22.41 dm 3 /mol. Ang volume na ito ay tinatawag na molar volume ng isang ideal na gas. Iyon ay, sa 1 mole ng anumang gas (oxygen, hydrogen, air) ang volume ay 22.41 dm 3 /m.

Ang dami ng molar sa mga normal na kondisyon ay maaaring makuha gamit ang equation ng estado para sa isang ideal na gas, na tinatawag na Clayperon-Mendeleev equation:

kung saan ang R ay ang unibersal na gas constant, R=8.314 J/mol*K=0.0821 l*atm/mol K

Dami ng isang mole ng gas V=RT/P=8.314*273.15/101.325=22.413 l/mol, kung saan ang T at P ay ang halaga ng temperatura (K) at presyon sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

kanin. 2. Talaan ng mga volume ng molar.

Batas ni Avogadro

Noong 1811, iniharap ni A. Avogadro ang hypothesis na ang pantay na dami ng iba't ibang gas sa ilalim ng parehong mga kondisyon (temperatura at presyon) ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Nang maglaon ang hypothesis ay nakumpirma at naging isang batas na nagtataglay ng pangalan ng mahusay na siyentipikong Italyano.

kanin. 3. Amedeo Avogadro.

Ang batas ay nagiging malinaw kung naaalala natin na sa gaseous form ang distansya sa pagitan ng mga particle ay hindi maihahambing na mas malaki kaysa sa laki ng mga particle mismo.

Kaya, ang mga sumusunod na konklusyon ay maaaring makuha mula sa batas ni Avogadro:

• Ang pantay na dami ng anumang mga gas na kinuha sa parehong temperatura at sa parehong presyon ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula.
• 1 mole ng ganap na magkakaibang mga gas sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay sumasakop sa parehong dami.
• Ang isang nunal ng anumang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay sumasakop sa dami ng 22.41 litro.

Ang corollary sa batas ni Avogadro at ang konsepto ng dami ng molar ay batay sa katotohanan na ang isang nunal ng anumang sangkap ay naglalaman ng parehong bilang ng mga particle (para sa mga gas - mga molekula), katumbas ng pare-pareho ng Avogadro.

Upang malaman ang bilang ng mga moles ng solute na nakapaloob sa isang litro ng solusyon, kinakailangan upang matukoy ang konsentrasyon ng molar ng sangkap gamit ang formula c = n / V, kung saan ang n ay ang halaga ng solute, na ipinahayag sa mga moles, V ay ang dami ng solusyon, na ipinahayag sa litro C ay molarity.

Ano ang natutunan natin?

Sa kurikulum ng paaralan ng kimika ng ika-8 baitang, pinag-aaralan ang paksang "Molar volume". Ang isang mole ng gas ay palaging naglalaman ng parehong dami, katumbas ng 22.41 cubic meters/mol. Ang volume na ito ay tinatawag na molar volume ng gas.

Pagsubok sa paksa

Pagsusuri ng ulat

Average na rating: 4.2. Kabuuang mga rating na natanggap: 64.

Upang malaman ang komposisyon ng anumang mga gas na sangkap, dapat kang makapagpatakbo sa mga konsepto tulad ng dami ng molar, molar mass at density ng substance. Sa artikulong ito, titingnan natin kung ano ang dami ng molar at kung paano ito kalkulahin?

Dami ng sangkap

Ang mga kalkulasyon ng dami ay isinasagawa upang aktwal na maisagawa ang isang partikular na proseso o upang malaman ang komposisyon at istraktura ng isang tiyak na sangkap. Ang mga kalkulasyon na ito ay hindi maginhawa upang maisagawa nang may ganap na mga halaga ng masa ng mga atomo o molekula dahil sa katotohanan na sila ay napakaliit. Ang mga kamag-anak na masa ng atom ay hindi rin magagamit sa karamihan ng mga kaso, dahil ang mga ito ay hindi nauugnay sa pangkalahatang tinatanggap na mga sukat ng masa o dami ng isang sangkap. Samakatuwid, ang konsepto ng dami ng isang sangkap ay ipinakilala, na tinutukoy ng letrang Griyego na v (nu) o n. Ang halaga ng isang sangkap ay proporsyonal sa bilang ng mga yunit ng istruktura (mga molekula, mga particle ng atom) na nakapaloob sa sangkap.

Ang yunit ng dami ng isang sangkap ay ang nunal.

Ang nunal ay isang dami ng substance na naglalaman ng parehong bilang ng mga structural units gaya ng mga atom na nasa 12 g ng carbon isotope.

Ang masa ng 1 atom ay 12 a. e.m., samakatuwid ang bilang ng mga atom sa 12 g ng carbon isotope ay katumbas ng:

Na= 12g/12*1.66057*10 sa kapangyarihan-24g=6.0221*10 sa kapangyarihan ng 23

Ang pisikal na dami ng Na ay tinatawag na pare-pareho ng Avogadro. Ang isang nunal ng anumang sangkap ay naglalaman ng 6.02 * 10 sa lakas ng 23 particle.

kanin. 1. Batas ni Avogadro.

Dami ng molar ng gas

Ang molar volume ng isang gas ay ang ratio ng volume ng isang substance sa dami ng substance na iyon. Ang halagang ito ay kinakalkula sa pamamagitan ng paghahati ng molar mass ng isang substance sa density nito gamit ang sumusunod na formula:

kung saan ang Vm ay ang dami ng molar, ang M ay ang molar mass, at ang p ay ang density ng sangkap.

kanin. 2. Pormula ng dami ng molar.

Sa internasyonal na sistema ng C, ang dami ng molar ng mga gas na sangkap ay sinusukat sa metro kubiko bawat mole (m 3 / mol)

Ang dami ng molar ng mga gas na sangkap ay naiiba sa mga sangkap sa likido at solidong estado dahil ang isang gas na elemento na may halagang 1 mole ay palaging sumasakop sa parehong dami (kung ang parehong mga parameter ay natutugunan).

Ang dami ng gas ay nakasalalay sa temperatura at presyon, kaya kapag kinakalkula, dapat mong kunin ang dami ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang mga normal na kondisyon ay itinuturing na isang temperatura ng 0 degrees at isang presyon ng 101.325 kPa. Ang dami ng molar ng 1 mole ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay palaging pareho at katumbas ng 22.41 dm 3 /mol. Ang volume na ito ay tinatawag na molar volume ng isang ideal na gas. Iyon ay, sa 1 mole ng anumang gas (oxygen, hydrogen, air) ang volume ay 22.41 dm 3 /m.

kanin. 3. Dami ng molar ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

Talahanayan "dami ng molar ng mga gas"

Ang sumusunod na talahanayan ay nagpapakita ng dami ng ilang mga gas:

Gas	Dami ng molar, l
H 2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH 3	22,065
KAYA 2	21,888
Tamang-tama	22,41383

Ano ang natutunan natin?

Ang molar volume ng isang gas na pinag-aralan sa chemistry (grade 8), kasama ang molar mass at density, ay kinakailangang mga dami upang matukoy ang komposisyon ng isang partikular na kemikal na substance. Ang isang tampok ng isang molar gas ay ang isang mole ng gas ay palaging naglalaman ng parehong dami. Ang volume na ito ay tinatawag na molar volume ng gas.

Pagsubok sa paksa

Pagsusuri ng ulat

Average na rating: 4.3. Kabuuang mga rating na natanggap: 182.

Kung saan ang m ay mass, ang M ay molar mass, ang V ay volume.

4. Batas ni Avogadro. Itinatag ng Italyano physicist na si Avogadro noong 1811. Ang magkaparehong dami ng anumang mga gas, na kinuha sa parehong temperatura at parehong presyon, ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula.

Kaya, maaari nating bumalangkas ang konsepto ng dami ng isang substance: 1 mole ng substance ay naglalaman ng bilang ng mga particle na katumbas ng 6.02 * 10 23 (tinatawag na Avogadro's constant)

Ang kahihinatnan ng batas na ito ay iyon Sa ilalim ng normal na mga kondisyon (P 0 =101.3 kPa at T 0 =298 K), 1 mole ng anumang gas ang sumasakop sa volume na katumbas ng 22.4 liters.

5. Batas ng Boyle-Mariotte

Sa pare-parehong temperatura, ang dami ng isang naibigay na halaga ng gas ay inversely proportional sa presyon kung saan ito matatagpuan:

6. Batas ng Gay-Lussac

Sa patuloy na presyon, ang pagbabago sa dami ng gas ay direktang proporsyonal sa temperatura:

V/T = const.

7. Ang ugnayan sa pagitan ng dami ng gas, presyon at temperatura ay maaaring ipahayag pinagsamang batas Boyle-Mariotte at Gay-Lussac, na ginagamit upang i-convert ang mga volume ng gas mula sa isang kondisyon patungo sa isa pa:

P 0 , V 0 , T 0 - dami at presyon ng temperatura sa ilalim ng normal na kondisyon: P 0 =760 mm Hg. Art. o 101.3 kPa; T 0 =273 K (0 0 C)

8. Malayang pagtatasa ng halaga ng molekular masa M maaaring gawin gamit ang tinatawag na perpektong gas equation ng estado o Clapeyron-Mendeleev equation :

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

saan R - presyon ng gas sa isang saradong sistema, V- dami ng system, T - masa ng gas, T - ganap na temperatura, R- pare-pareho ang unibersal na gas.

Tandaan na ang halaga ng pare-pareho R ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga halaga na nagpapakilala sa isang mole ng gas sa mga normal na kondisyon sa equation (1.1):

r = (p V)/(T)=(101.325 kPa 22.4 l)/(1 mol 273K)=8.31J/mol.K)

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Halimbawa 1. Dinadala ang dami ng gas sa normal na kondisyon.

Anong volume (n.s.) ang sasakupin ng 0.4×10 -3 m 3 ng gas na matatagpuan sa 50 0 C at presyon na 0.954×10 5 Pa?

Solusyon. Upang dalhin ang dami ng gas sa normal na mga kondisyon, gumamit ng pangkalahatang formula na pinagsasama ang mga batas ng Boyle-Mariotte at Gay-Lussac:

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

Ang dami ng gas (n.s.) ay katumbas ng , kung saan T 0 = 273 K; p 0 = 1.013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 = 0.32 × 10 -3 m 3.

Sa (norm) ang gas ay sumasakop sa isang volume na katumbas ng 0.32×10 -3 m 3 .

Halimbawa 2. Pagkalkula ng relatibong density ng isang gas mula sa timbang ng molekular nito.

Kalkulahin ang density ng ethane C 2 H 6 batay sa hydrogen at hangin.

Solusyon. Mula sa batas ni Avogadro sumusunod na ang kamag-anak na density ng isang gas sa isa pa ay katumbas ng ratio ng mga molekular na masa ( M h) ng mga gas na ito, i.e. D=M 1 /M 2. Kung M 1 C2H6 = 30, M 2 H2 = 2, ang average na molekular na bigat ng hangin ay 29, kung gayon ang relatibong density ng ethane na may paggalang sa hydrogen ay D H2 = 30/2 =15.

Relatibong density ng ethane sa hangin: D hangin= 30/29 = 1.03, ibig sabihin. Ang ethane ay 15 beses na mas mabigat kaysa sa hydrogen at 1.03 beses na mas mabigat kaysa sa hangin.

Halimbawa 3. Pagpapasiya ng average na molekular na timbang ng isang halo ng mga gas sa pamamagitan ng relatibong density.

Kalkulahin ang average na molekular na timbang ng pinaghalong mga gas na binubuo ng 80% methane at 20% oxygen (ayon sa volume), gamit ang mga relatibong densidad ng mga gas na ito na may kinalaman sa hydrogen.

Solusyon. Kadalasan ang mga kalkulasyon ay ginawa ayon sa panuntunan ng paghahalo, na nagsasaad na ang ratio ng mga volume ng mga gas sa isang dalawang bahagi na halo ng gas ay inversely proporsyonal sa mga pagkakaiba sa pagitan ng density ng pinaghalong at ang mga densidad ng mga gas na bumubuo sa halo na ito. . Tukuyin natin ang relatibong density ng pinaghalong gas na may paggalang sa hydrogen sa pamamagitan ng D H2. ito ay magiging mas malaki kaysa sa density ng methane, ngunit mas mababa kaysa sa density ng oxygen:

80D H2 – 640 = 320 – 20 D H2; D H2 = 9.6.

Ang density ng hydrogen ng halo ng mga gas na ito ay 9.6. average na molekular na timbang ng pinaghalong gas M H2 = 2 D H2 = 9.6×2 = 19.2.

Halimbawa 4. Pagkalkula ng molar mass ng isang gas.

Ang masa ng 0.327 × 10 -3 m 3 gas sa 13 0 C at isang presyon ng 1.040 × 10 5 Pa ay katumbas ng 0.828 × 10 -3 kg. Kalkulahin ang molar mass ng gas.

Solusyon. Ang molar mass ng isang gas ay maaaring kalkulahin gamit ang Mendeleev-Clapeyron equation:

saan m- masa ng gas; M- molar mass ng gas; R– molar (unibersal) na gas constant, ang halaga nito ay natutukoy ng tinatanggap na mga yunit ng pagsukat.

Kung ang presyon ay sinusukat sa Pa at dami sa m3, kung gayon R=8.3144×10 3 J/(kmol×K).

Para sa teoretikal na materyal, tingnan ang pahinang "Molar volume ng gas".

Mga pangunahing formula at konsepto:

Mula sa batas ni Avogadro, halimbawa, sumusunod na sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang 1 litro ng hydrogen at 1 litro ng oxygen ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula, bagaman ang kanilang mga sukat ay lubhang nag-iiba.

Unang bunga ng batas ni Avogadro:

Ang volume na inookupahan ng 1 mole ng anumang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon (n.s.) ay 22.4 litro at tinatawag dami ng molar ng gas(Vm).

V m =V/ν (m 3 /mol)

Ano ang tinatawag na normal na kondisyon (n.s.):

• normal na temperatura = 0°C o 273 K;
• normal na presyon = 1 atm o 760 mm Hg. o 101.3 kPa

Mula sa unang corollary ng batas ni Avogadro ay sumusunod na, halimbawa, 1 mole ng hydrogen (2 g) at 1 mole ng oxygen (32 g) ang sumasakop sa parehong volume, katumbas ng 22.4 liters sa ground level.

Alam ang V m, mahahanap mo ang volume ng anumang dami (ν) at anumang masa (m) ng gas:

V=V m ·ν V=V m ·(m/M)

Karaniwang problema 1: Ano ang volume sa no. sumasakop ng 10 moles ng gas?

V=V m ·ν=22.4·10=224 (l/mol)

Karaniwang problema 2: Ano ang volume sa no. kumukuha ng 16 g ng oxygen?

V(O 2)=V m ·(m/M) M r (O 2)=32; M(O 2)=32 g/mol V(O 2)=22.4·(16/32)=11.2 l

Pangalawang kaakibat ng batas ni Avogadro:

Alam ang density ng gas (ρ=m/V) sa mga normal na kondisyon, maaari nating kalkulahin ang molar mass ng gas na ito: M=22.4·ρ

Ang density (D) ng isang gas ay tinatawag na ratio ng masa ng isang tiyak na dami ng unang gas sa masa ng isang katulad na dami ng pangalawang gas, na kinuha sa ilalim ng parehong mga kondisyon.

Karaniwang gawain 3: Tukuyin ang relatibong density ng carbon dioxide kumpara sa hydrogen at hangin.

D hydrogen (CO 2) = M r (CO 2)/M r (H 2) = 44/2 = 22 D hangin = 44/29 = 1.5

• isang volume ng hydrogen at isang volume ng chlorine ay nagbibigay ng dalawang volume ng hydrogen chloride: H 2 +Cl 2 =2HCl
• dalawang volume ng hydrogen at isang volume ng oxygen ay nagbibigay ng dalawang volume ng water vapor: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Gawain 1. Ilang moles at molekula ang nasa 44 g ng carbon dioxide?

Solusyon:

M(CO 2) = 12+16 2 = 44 g/mol ν = m/M = 44/44 = 1 mol N(CO 2) = ν N A = 1 6.02 10 23 = 6.02 ·10 23

Gawain 2. Kalkulahin ang masa ng isang molekula ng ozone at isang argon atom.

Solusyon:

M(O 3) = 16 3 = 48 g m(O 3) = M(O 3)/N A = 48/(6.02 10 23) = 7.97 10 -23 g M(Ar) = 40 g m(Ar) = M( Ar)/N A = 40/(6.02 10 23) = 6.65 10 -23 g

Gawain 3. Ano ang volume sa karaniwang kondisyon? sumasakop ng 2 moles ng methane.

Solusyon:

ν = V/22.4 V(CH 4) = ν 22.4 = 2 22.4 = 44.8 l

Gawain 4. Tukuyin ang density at relative density ng carbon monoxide (IV) mula sa hydrogen, methane at hangin.

Solusyon:

M r (CO 2)=12+16·2=44; M(CO 2)=44 g/mol M r (CH 4)=12+1·4=16; M(CH 4)=16 g/mol M r (H 2)=1·2=2; M(H 2)=2 g/mol M r (hangin)=29; M(hangin)=29 g/mol ρ=m/V ρ(CO 2)=44/22.4=1.96 g/mol D(CH 4)=M(CO 2)/M(CH 4)= 44/16= 2.75 D(H 2)=M(CO 2)/M(H 2)=44/2=22 D(hangin)=M(CO 2)/M(hangin)=44/24= 1.52

Gawain 5. Tukuyin ang masa ng pinaghalong gas, na kinabibilangan ng 2.8 cubic meters ng methane at 1.12 cubic meters ng carbon monoxide.

Solusyon:

M r (CO 2)=12+16·2=44; M(CO 2)=44 g/mol M r (CH 4)=12+1·4=16; M(CH 4) = 16 g/mol 22.4 cubic meters CH 4 = 16 kg 2.8 cubic meters CH 4 = x m(CH 4) = x = 2.8 16/22.4 = 2 kg 22.4 cubic meters CO 2 = 28 kg 1.12 cubic meters CO 2 = x m(CO 2)=x=1.12·28/22.4=1.4 kg m(CH 4)+m(CO 2)=2+1, 4=3.4 kg

Gawain 6. Tukuyin ang mga volume ng oxygen at hangin na kinakailangan upang masunog ang 112 cubic meters ng divalent carbon monoxide kapag naglalaman ito ng mga hindi nasusunog na impurities sa isang fraction ng volume na 0.50.

Solusyon:

• tukuyin ang dami ng purong CO sa pinaghalong: V(CO)=112·0.5=66 cubic meters
• tukuyin ang volume ng oxygen na kailangan para masunog ang 66 cubic meters ng CO: 2CO+O 2 =2CO 2 2mol+1mol 66m 3 +X m 3 V(CO)=2·22.4 = 44.8 m 3 V(O 2)=22 . 4 m 3 66/44.8 = X/22.4 X = 66 22.4/44.8 = 33 m 3 o 2V(CO)/V(O 2) = V 0 (CO)/V 0 (O 2) V - molar volume V 0 - nakalkulang mga volume V 0 (O 2) = V(O 2)·(V 0 (CO)/2V(CO))

Gawain 7. Paano magbabago ang presyur sa isang sisidlan na puno ng hydrogen at chlorine gas pagkatapos na mag-react ang mga ito? Pareho ba ito para sa hydrogen at oxygen?

Solusyon:

• H 2 +Cl 2 =2HCl - bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng 1 mole ng hydrogen at 1 mole ng chlorine, 2 moles ng hydrogen chloride ang nakuha: 1 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol), samakatuwid, ang presyon ay hindi magbabago, dahil ang nagresultang dami ng pinaghalong gas ay katumbas ng kabuuan ng mga volume ng mga sangkap na tumutugon.
• 2H 2 + O 2 = 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol) - ang presyon sa sisidlan ay bababa ng isa't kalahating beses, dahil mula sa 3 volume ng mga bahagi na nag-react, 2 ang mga volume ng pinaghalong gas ay nakuha.

Gawain 8. 12 litro ng gas mixture ng ammonia at tetravalent carbon monoxide sa no. may mass na 18 g. Magkano sa bawat gas ang nasa mixture?

Solusyon:

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)= x/(22.4·17) g m(CO 2)=y/(22.4·44) g System of equation volume ng mixture: x+y=12 mass of mixture: x/(22.4· 17)+y/(22.4· 44)=18 Pagkatapos malutas makuha natin ang: x=4.62 l y=7.38 l

Gawain 9. Anong dami ng tubig ang makukuha bilang resulta ng reaksyon ng 2 g ng hydrogen at 24 g ng oxygen?

Solusyon:

2H 2 +O 2 =2H 2 O

Mula sa equation ng reaksyon ay malinaw na ang bilang ng mga reactant ay hindi tumutugma sa ratio ng mga stoichiometric coefficient sa equation. Sa ganitong mga kaso, ang mga kalkulasyon ay isinasagawa gamit ang isang sangkap na hindi gaanong sagana, ibig sabihin, ang sangkap na ito ay mauuna sa panahon ng reaksyon. Upang matukoy kung alin sa mga bahagi ang kulang, kailangan mong bigyang pansin ang koepisyent sa equation ng reaksyon.

Mga dami ng panimulang bahagi ν(H 2)=4/2=2 (mol) ν(O 2)=48/32=1.5 (mol)

Gayunpaman, hindi kailangang magmadali. Sa aming kaso, para sa isang reaksyon na may 1.5 moles ng oxygen, 3 moles ng hydrogen (1.5 2) ang kailangan, ngunit mayroon lang kaming 2 moles, ibig sabihin, 1 mole ng hydrogen ang nawawala para sa lahat ng isa at kalahating moles ng oxygen upang mag-react . Samakatuwid, kakalkulahin namin ang dami ng tubig gamit ang hydrogen:

ν(H 2 O)=ν(H 2)=2 mol m(H 2 O) = 2 18=36 g

Suliranin 10. Sa temperatura na 400 K at isang presyon ng 3 atmospheres, ang gas ay sumasakop sa dami ng 1 litro. Anong volume ang sasakupin ng gas na ito sa zero level?

Solusyon:

Mula sa Clapeyron equation:

P·V/T = Pn ·Vn/Tn Vn = (PVT n)/(Pn T) Vn = (3·1·273)/(1·400) = 2.05 l

Kasama ng masa at lakas ng tunog, kadalasang ginagamit ng mga kalkulasyon ng kemikal ang dami ng isang sangkap na proporsyonal sa bilang ng mga yunit ng istruktura na nilalaman ng sangkap. Sa bawat kaso, dapat itong ipahiwatig kung aling mga yunit ng istruktura (mga molekula, atomo, ion, atbp.) ang ibig sabihin. Ang yunit ng dami ng isang sangkap ay ang nunal.

Ang nunal ay ang dami ng substance na naglalaman ng kasing dami ng molecule, atoms, ions, electron o iba pang structural units gaya ng mga atom sa 12 g ng 12C carbon isotope.

Ang bilang ng mga structural unit na nakapaloob sa 1 mole ng isang substance (Avogadro's constant) ay tinutukoy nang may mahusay na katumpakan; sa mga praktikal na kalkulasyon ito ay kinuha katumbas ng 6.02 1024 mol -1.

Hindi mahirap ipakita na ang mass ng 1 mole ng isang substance (molar mass), na ipinahayag sa gramo, ay numerical na katumbas ng relatibong molecular mass ng substance na ito.

Kaya, ang relatibong molekular na timbang (o, para sa maikli, molekular na timbang) ng libreng chlorine C1g ay 70.90. Samakatuwid, ang molar mass ng molecular chlorine ay 70.90 g/mol. Gayunpaman, ang molar mass ng chlorine atoms ay kalahati ng mas marami (45.45 g/mol), dahil ang 1 mole ng Cl chlorine molecule ay naglalaman ng 2 moles ng chlorine atoms.

Ayon sa batas ni Avogadro, ang pantay na dami ng anumang mga gas na kinuha sa parehong temperatura at parehong presyon ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Sa madaling salita, ang parehong bilang ng mga molekula ng anumang gas ay sumasakop sa parehong dami sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Kasabay nito, ang 1 mole ng anumang gas ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Dahil dito, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, 1 mole ng anumang gas ang sumasakop sa parehong dami. Ang volume na ito ay tinatawag na molar volume ng gas at sa ilalim ng normal na kondisyon (0°C, pressure 101, 425 kPa) ay katumbas ng 22.4 liters.

Halimbawa, ang pahayag na "ang nilalaman ng carbon dioxide ng hangin ay 0.04% (vol.)" ay nangangahulugan na sa isang bahagyang presyon ng CO 2 na katumbas ng presyon ng hangin at sa parehong temperatura, ang carbon dioxide na nilalaman sa hangin ay aabutin tumaas ng 0.04% ng kabuuang volume na inookupahan ng hangin.

Pagsubok na gawain

1. Ihambing ang bilang ng mga molekula na nasa 1 g ng NH 4 at sa 1 g ng N 2. Sa anong kaso at gaano karaming beses mas malaki ang bilang ng mga molekula?

2. Ipahayag ang masa ng isang molekula ng sulfur dioxide sa gramo.

4. Ilang molekula ang mayroon sa 5.00 ml ng chlorine sa ilalim ng normal na kondisyon?

4. Anong volume sa ilalim ng normal na mga kondisyon ang inookupahan ng 27 10 21 mga molekula ng gas?

5. Ipahayag ang masa ng isang NO 2 molekula sa gramo -

6. Ano ang ratio ng mga volume na inookupahan ng 1 mole ng O2 at 1 mole ng Oz (ang mga kondisyon ay pareho)?

7. Ang pantay na masa ng oxygen, hydrogen at methane ay kinukuha sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Hanapin ang ratio ng mga volume ng mga gas na kinuha.

8. Sa tanong kung gaano karaming dami ng 1 mole ng tubig ang sasakupin sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang sagot ay: 22.4 litro. Ito ba ang tamang sagot?

9. Ipahayag ang masa ng isang molekula ng HCl sa gramo.

Ilang molekula ng carbon dioxide ang mayroon sa 1 litro ng hangin kung ang volumetric na nilalaman ng CO 2 ay 0.04% (normal na kondisyon)?

10. Ilang moles ang nasa 1 m 4 ng anumang gas sa ilalim ng normal na kondisyon?

11. Ipahayag sa gramo ang masa ng isang molekula ng H 2 O-

12. Ilang moles ng oxygen ang nasa 1 litro ng hangin, kung ang volume

14. Ilang moles ng nitrogen ang nasa 1 litro ng hangin kung ang volumetric na nilalaman nito ay 78% (normal na kondisyon)?

14. Ang pantay na masa ng oxygen, hydrogen at nitrogen ay kinukuha sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Hanapin ang ratio ng mga volume ng mga gas na kinuha.

15. Ihambing ang bilang ng mga molekula na nasa 1 g ng NO 2 at sa 1 g ng N 2. Sa anong kaso at gaano karaming beses mas malaki ang bilang ng mga molekula?

16. Ilang molekula ang nasa 2.00 ml ng hydrogen sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon?

17. Ipahayag sa gramo ang masa ng isang molekula ng H 2 O-

18. Anong volume ang sinasakop ng 17 10 21 mga molekula ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon?

RATE NG CHEMICAL REACTIONS

Sa pagtukoy ng konsepto rate ng reaksyon ng kemikal ito ay kinakailangan upang makilala sa pagitan ng homogenous at heterogenous reaksyon. Kung ang isang reaksyon ay nangyayari sa isang homogenous na sistema, halimbawa, sa isang solusyon o sa isang halo ng mga gas, pagkatapos ito ay nangyayari sa buong dami ng system. Bilis ng homogenous na reaksyon ay ang dami ng sangkap na tumutugon o nabubuo bilang resulta ng isang reaksyon sa bawat yunit ng oras bawat yunit ng dami ng sistema. Dahil ang ratio ng bilang ng mga moles ng isang substance sa volume kung saan ito ay ipinamamahagi ay ang molar concentration ng substance, ang rate ng isang homogenous na reaksyon ay maaari ding tukuyin bilang pagbabago sa konsentrasyon sa bawat yunit ng oras ng alinman sa mga sangkap: ang paunang reagent o ang produkto ng reaksyon. Upang matiyak na ang resulta ng pagkalkula ay palaging positibo, hindi alintana kung ito ay batay sa isang reagent o isang produkto, ang "±" na palatandaan ay ginagamit sa formula:

Depende sa likas na katangian ng reaksyon, ang oras ay maaaring ipahayag hindi lamang sa mga segundo, ayon sa kinakailangan ng SI system, kundi pati na rin sa mga minuto o oras. Sa panahon ng reaksyon, ang magnitude ng bilis nito ay hindi pare-pareho, ngunit patuloy na nagbabago: bumababa ito, habang bumababa ang mga konsentrasyon ng mga panimulang sangkap. Ang pagkalkula sa itaas ay nagbibigay ng average na halaga ng rate ng reaksyon sa isang tiyak na agwat ng oras Δτ = τ 2 – τ 1. Ang tunay na bilis ay tinukoy bilang ang limitasyon kung saan ang ratio na Δ ay may posibilidad SA/ Δτ sa Δτ → 0, ibig sabihin, ang tunay na bilis ay katumbas ng derivative ng konsentrasyon na may paggalang sa oras.

Para sa isang reaksyon na ang equation ay naglalaman ng mga stoichiometric coefficient na naiiba sa pagkakaisa, ang mga halaga ng rate na ipinahayag para sa iba't ibang mga sangkap ay hindi pareho. Halimbawa, para sa reaksyon A + 4B = D + 2E, ang pagkonsumo ng substance A ay isang nunal, ang substance B ay tatlong moles, at ang supply ng substance E ay dalawang moles. kaya lang υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) o υ (E) . = ⅔ υ (SA) .

Kung ang isang reaksyon ay nangyayari sa pagitan ng mga sangkap na matatagpuan sa iba't ibang mga yugto ng isang heterogenous na sistema, maaari lamang itong mangyari sa interface sa pagitan ng mga phase na ito. Halimbawa, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang acid solution at isang piraso ng metal ay nangyayari lamang sa ibabaw ng metal. Bilis ng heterogenous na reaksyon ay ang dami ng isang sangkap na tumutugon o nabuo bilang isang resulta ng isang reaksyon bawat yunit ng oras bawat ibabaw ng interface ng yunit:

.

Ang pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant ay ipinahayag ng batas ng mass action: sa isang pare-parehong temperatura, ang bilis ng isang kemikal na reaksyon ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga molar na konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap na itinaas sa mga kapangyarihan na katumbas ng mga coefficient sa mga formula ng mga sangkap na ito sa equation ng reaksyon. Pagkatapos para sa reaksyon

2A + B → mga produkto

wasto ang ratio υ ~ · SA A 2 · SA B, at sa paglipat sa pagkakapantay-pantay ay ipinakilala ang koepisyent ng proporsyonalidad k, tinawag pare-pareho ang rate ng reaksyon:

υ = k· SA A 2 · SA B = k·[A] 2 ·[B]

(Ang mga konsentrasyon ng molar sa mga formula ay maaaring tukuyin ng titik SA na may kaukulang index at ang formula ng sangkap na nakapaloob sa mga square bracket). Ang pisikal na kahulugan ng pare-pareho ang rate ng reaksyon ay ang rate ng reaksyon sa mga konsentrasyon ng lahat ng mga reactant na katumbas ng 1 mol/l. Ang dimensyon ng pare-pareho ang rate ng reaksyon ay depende sa bilang ng mga salik sa kanang bahagi ng equation at maaaring c –1 ; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2), atbp., ibig sabihin, sa anumang kaso, sa mga kalkulasyon, ang rate ng reaksyon ay ipinahayag sa mol · l –1 · s –1.

Para sa mga heterogenous na reaksyon, ang equation ng batas ng mass action ay kinabibilangan ng mga konsentrasyon lamang ng mga sangkap na nasa gas phase o sa solusyon. Ang konsentrasyon ng isang sangkap sa solid phase ay isang pare-parehong halaga at kasama sa rate constant, halimbawa, para sa proseso ng pagkasunog ng karbon C + O 2 = CO 2, ang batas ng mass action ay nakasulat:

υ = k ako·const··= k·,

saan k= k ako const.

Sa mga sistema kung saan ang isa o higit pang mga sangkap ay mga gas, ang bilis ng reaksyon ay nakasalalay din sa presyon. Halimbawa, kapag nakipag-ugnayan ang hydrogen sa singaw ng iodine H 2 + I 2 = 2HI, ang bilis ng reaksyong kemikal ay matutukoy ng expression:

υ = k··.

Kung tataas mo ang presyon, halimbawa, sa pamamagitan ng 4 na beses, ang dami na inookupahan ng system ay bababa ng parehong halaga, at, dahil dito, ang mga konsentrasyon ng bawat isa sa mga tumutugon na sangkap ay tataas ng parehong halaga. Ang rate ng reaksyon sa kasong ito ay tataas ng 9 na beses

Depende sa rate ng reaksyon sa temperatura inilarawan ng tuntunin ni van't Hoff: sa bawat 10 degree na pagtaas sa temperatura, ang rate ng reaksyon ay tumataas ng 2-4 na beses. Nangangahulugan ito na habang tumataas ang temperatura sa isang pag-unlad ng aritmetika, ang bilis ng isang reaksiyong kemikal ay tumataas nang husto. Ang base sa pormula ng pag-unlad ay koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyonγ, na nagpapakita kung gaano karaming beses ang rate ng isang ibinigay na reaksyon ay tumataas (o, na kung saan ay ang parehong bagay, ang rate constant) na may pagtaas sa temperatura ng 10 degrees. Sa matematika, ang panuntunan ni Van't Hoff ay ipinahayag ng mga formula:

o

kung saan at ang mga rate ng reaksyon, ayon sa pagkakabanggit, sa inisyal t 1 at pangwakas t 2 temperatura. Ang tuntunin ni Van't Hoff ay maaari ding ipahayag ng mga sumusunod na relasyon:

; ; ; ,

kung saan at ay, ayon sa pagkakabanggit, ang rate at rate constant ng reaksyon sa temperatura t; at – ang parehong mga halaga sa temperatura t +10n; n– bilang ng "sampung-degree" na pagitan ( n =(t 2 –t 1)/10), kung saan nagbago ang temperatura (maaaring isang integer o fractional na numero, positibo o negatibo).

Pagsubok na gawain

1. Hanapin ang halaga ng rate constant para sa reaksyon A + B -> AB, kung sa mga konsentrasyon ng mga sangkap A at B ay katumbas ng 0.05 at 0.01 mol/l, ayon sa pagkakabanggit, ang rate ng reaksyon ay 5 10 -5 mol/(l -min).

2. Ilang beses magbabago ang rate ng reaksyon 2A + B -> A2B kung ang konsentrasyon ng substance A ay nadagdagan ng 2 beses, at ang konsentrasyon ng substance B ay nabawasan ng 2 beses?

4. Ilang beses dapat tumaas ang konsentrasyon ng substance, B 2 sa system 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g), upang kapag bumaba ang konsentrasyon ng substance A ng 4 na beses , ang rate ng direktang reaksyon ay hindi nagbabago ?

4. Ilang oras pagkatapos ng pagsisimula ng reaksyon 3A+B->2C+D, ang mga konsentrasyon ng mga sangkap ay: [A] =0.04 mol/l; [B] = 0.01 mol/l; [C] =0.008 mol/l. Ano ang mga unang konsentrasyon ng mga sangkap A at B?

5. Sa sistema ng CO + C1 2 = COC1 2, ang konsentrasyon ay nadagdagan mula 0.04 hanggang 0.12 mol/l, at ang konsentrasyon ng klorin ay nadagdagan mula 0.02 hanggang 0.06 mol/l. Ilang beses tumaas ang rate ng pasulong na reaksyon?

6. Ang reaksyon sa pagitan ng mga sangkap A at B ay ipinahayag ng equation: A + 2B → C. Ang mga unang konsentrasyon ay: [A] 0 = 0.04 mol/l, [B] o = 0.05 mol/l. Ang pare-pareho ang rate ng reaksyon ay 0.4. Hanapin ang unang rate ng reaksyon at ang rate ng reaksyon pagkatapos ng ilang oras, kapag ang konsentrasyon ng sangkap A ay bumaba ng 0.01 mol/l.

7. Paano magbabago ang rate ng reaksyon 2CO + O2 = 2CO2, na nagaganap sa isang saradong sisidlan, kung dumoble ang presyon?

8. Kalkulahin kung gaano karaming beses tataas ang rate ng reaksyon kung ang temperatura ng system ay tumaas mula 20 °C hanggang 100 °C, na kinukuha ang halaga ng koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon na katumbas ng 4.

9. Paano magbabago ang rate ng reaksyon 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) kung ang presyon sa system ay tataas ng 4 na beses;

10. Paano magbabago ang rate ng reaksyon 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) kung ang volume ng system ay mababawasan ng 4 na beses?

11. Paano magbabago ang rate ng reaksyon 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) kung ang konsentrasyon ng NO ay tataas ng 4 na beses?

12. Ano ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon kung, sa pagtaas ng temperatura ng 40 degrees, ang rate ng reaksyon

tumaas ng 15.6 beses?

14. . Hanapin ang halaga ng rate constant para sa reaksyon A + B -> AB, kung sa mga konsentrasyon ng mga sangkap A at B ay katumbas ng 0.07 at 0.09 mol/l, ayon sa pagkakabanggit, ang rate ng reaksyon ay 2.7 10 -5 mol/(l-min ).

14. Ang reaksyon sa pagitan ng mga sangkap A at B ay ipinahayag ng equation: A + 2B → C. Ang mga inisyal na konsentrasyon ay: [A] 0 = 0.01 mol/l, [B] o = 0.04 mol/l. Ang pare-pareho ang rate ng reaksyon ay 0.5. Hanapin ang unang rate ng reaksyon at ang rate ng reaksyon pagkatapos ng ilang oras, kapag ang konsentrasyon ng sangkap A ay bumaba ng 0.01 mol/l.

15. Paano magbabago ang rate ng reaksyon 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) kung doble ang presyon sa system;

16. Sa sistema ng CO + C1 2 = COC1 2, ang konsentrasyon ay nadagdagan mula 0.05 hanggang 0.1 mol/l, at ang konsentrasyon ng klorin ay nadagdagan mula 0.04 hanggang 0.06 mol/l. Ilang beses tumaas ang rate ng pasulong na reaksyon?

17. Kalkulahin kung gaano karaming beses tataas ang rate ng reaksyon kung ang temperatura ng system ay tumaas mula 20 °C hanggang 80 °C, na kinukuha ang halaga ng koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon na katumbas ng 2.

18. Kalkulahin kung gaano karaming beses tataas ang rate ng reaksyon kung ang temperatura ng system ay tumaas mula 40 °C hanggang 90 °C, na kinukuha ang halaga ng koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon na katumbas ng 4.

KEMIKAL NA DUMIDIKIT. PAGBUO AT ISTRUKTURA NG MOLECULES

1. Anong mga uri ng chemical bond ang alam mo? Magbigay ng halimbawa ng pagbuo ng ionic bond gamit ang valence bond method.

2. Anong chemical bond ang tinatawag na covalent? Ano ang katangian ng covalent type ng bond?

4. Anong mga katangian ang nailalarawan ng isang covalent bond? Ipakita ito sa mga tiyak na halimbawa.

4. Anong uri ng chemical bond ang nasa H2 molecules; Cl 2 HC1?

5. Ano ang katangian ng mga bono sa mga molekula? NCI 4 CS 2, CO 2? Ipahiwatig para sa bawat isa sa kanila ang direksyon ng pag-aalis ng karaniwang pares ng elektron.

6. Anong chemical bond ang tinatawag na ionic? Ano ang katangian ng ionic na uri ng bono?

7. Anong uri ng bono ang nasa mga molekula ng NaCl, N 2, Cl 2?

8. Iguhit ang lahat ng posibleng paraan ng pagpapatong ng s-orbital sa p-orbital;. Ipahiwatig ang direksyon ng komunikasyon sa kasong ito.

9. Ipaliwanag ang mekanismo ng donor-acceptor ng mga covalent bond gamit ang halimbawa ng pagbuo ng phosphonium ion [PH 4 ]+.

10. Sa mga molekula ng CO, C0 2, polar ba o nonpolar ang bono? Ipaliwanag. Ilarawan ang hydrogen bonding.

11. Bakit ang ilang mga molekula na may mga polar bond ay karaniwang nonpolar?

12. Ang covalent o ionic na uri ng bono ay tipikal para sa mga sumusunod na compound: Nal, S0 2, KF? Bakit ang isang ionic bond ay isang matinding kaso ng isang covalent bond?

14. Ano ang metal bond? Paano ito naiiba sa isang covalent bond? Anong mga katangian ng mga metal ang tinutukoy nito?

14. Ano ang katangian ng mga bono sa pagitan ng mga atomo sa mga molekula; KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Paano natin maipapaliwanag ang mataas na lakas ng bono sa pagitan ng mga atomo sa nitrogen molecule N2 at ang makabuluhang mas mababang lakas sa phosphorus molecule P4?

16 . Anong uri ng bono ang tinatawag na hydrogen bond? Bakit ang pagbuo ng mga bono ng hydrogen ay hindi tipikal para sa mga molekula ng H2S at HC1, hindi katulad ng H2O at HF?

17. Anong bond ang tinatawag na ionic? Ang isang ionic bond ba ay may mga katangian ng saturation at directionality? Bakit ito ay isang matinding kaso ng covalent bonding?

18. Anong uri ng bono ang nasa mga molekula na NaCl, N 2, Cl 2?