Народна Освіта » Хімія » § 26. Молярний об'єм

НАРОДНА ОСВІТА

§ 26. Молярний об'єм

Пригадайте: гази відрізняються від рідин та твердих речовин тим, що в них молекули розташовані на дуже великих відстанях, що значно перевершують розміри самих молекул. У газах молекули рухаються швидко і хаотично, завдяки чому газ прагне розширитися і займає весь доступний йому об'єм посудини.

Закон Авогадро

У 1814 р., проводячи численні хімічні експерименти за участю газуватих речовин, італійський учений Амедео Авогадро дійшов висновку, який сьогодні називають законом Авогадро:

У рівних об'ємах будь-яких газів, що перебувають за однакових умов (температура й тиск), міститься однакове число молекул.

 

На підставі чого можна зробити такий висновок? Проводячи реакцію між воднем і киснем, Авогадро помітив, що об’єм водню, який вступає в реакцію, завжди у два рази більший, ніж об’єм кисню. За рівнянням реакції

видно, що на одну молекулу кисню в реакції витрачається дві молекули водню. Отже, якщо молекул водню реагує у два рази більше, ніж молекул кисню, і об’єм водню у два рази більший, ніж об’єм кисню, то в однакових об’ємах має міститися однакове число молекул.

Сьогодні це твердження досить легко пояснюється. Як і більшість твердих і рідких речовин, гази складаються з окремих молекул. Але на відміну від твердих речовин і рідин, у яких молекули розташовані дуже щільно одна · до одної, у газах молекули перебувають на великих відстанях одна від одної. Ці відстані значно більші за власні розміри молекул. І хоча молекули і різних газів відрізняються одна від одної розмірами, формою й об'ємом, але цими відмінностями можна знехтувати і розглядати їх як крихітні , жорсткі кульки.

Молекули газу постійно хаотично рухаються і зіштовхуються одна з одною з певною частотою. Але середня відстань між молекулами газів стала і за- і лежить тільки від умов, за яких перебуває газ. Якщо різні гази перебувають за однакових умов (температура й тиск), то відстані між молекулами приблизно однакові і тому однакове число молекул будь-яких газів має займати однакові об’єми.

L _ _ _ _ _ _ _ _ _____ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ —_ _ _ _ _ _ _ _ J

Молярний об'єм газів

Знаючи, що один моль будь-якої речовини містить певне число молекул, можна зробити висновок про те, що всі гази кількістю 1 моль за однакових умов займають однаковий об’єм (мал. 26.1).

За аналогією з молярною масою об’єм одного моля речовини називають молярним об'ємом Vm.

Молярний об'єм — це фізична величина, що дорівнює відношенню об'єму

 

 

речовини до її кількост

Молярний об’єм виражають у літрах на моль (л/моль).

Значення молярного об’єму газів залежить від температури й тиску.

У хімії прийнято приводити значення молярного об’єму за нормального атмосферного тиску (760 мм рт. ст. або 101 325 Па) й температури 0 0C — такі умови називають нормальними (скорочено н. у.).

За нормальних умов молярний об’єм будь-якого газу дорівнює приблизно 22,4 л/моль.

При кімнатній температурі (25 °С) й атмосферному тиску (такі умови називають стандартними) молярний об’єм газів трохи більший: Vm = 24,4 л/моль.

Розрахунки з використанням молярного об'єму

Знаючи молярний об’єм газу, можна визначити кількість речовини п, що міститься в певному об’ємі речовини V за нормальних умов:

 

Гав, у якому відстань між молекулами набагато більша за розміри молекул і в якому відсутня міжмолекулярна взаємодія, називається ідеальним газом. Стан ідеального газу описується рівнянням Менделєєва-Клапейрона:

pV = nRT,

Re р — тиск, V — об'єм газу, л — кількість речовини, R — універсальна газова стала (8,314 Дж/моль · К), T — температура за шкалою Кельвіна.

 

За допомогою цього рівняння можна обчислити молярний об’єм ідеального газу за будь-яких умов:

Підставляючи в це рівняння значення температури і тиску для нормальних умов, одержуємо:

 

Необхідно також пам'ятати, що 22,4 л/моль — це молярний об'єм ідеального газу. Для справжніх газів значення їхніх молярних об'ємів будуть трохи відрізнятися від значення для ідеального газу. Так, за нормальних умов Um(Hj) = 22,371 л/моль, a Um(Oj) = 22,425 л/моль. Це пов'язано з тим, що водень і кисень — це реальні гази, для яких слід ураховувати і об’єм молекул і сили взаємодії між ними. Однак відхилення реальних молярних об'ємів газів від молярного об’єму ідеального газу незначне і ним можна знехтувати.

Молярний об'єм рідин і твердих речовин

 

Молярний об'єм рідких і твердих речовин, на відміну від молярного об'єму газів, майже не залежить від тиску й температури і він різний для різних речовин. Так стається завдяки відмінностям у будові твердих, рідких і газува-тих речовин. У твердих і рідких речовинах молекули розташовані дуже щільно.

Тому об'єм, який займає 1 моль твердої або рідкої речовини, не залежить від умов, але залежить від розмірів самих молекул та щільності їх розташування. Наприклад, при кімнатній температурі один моль води займає об’єм 18 мл, спирту — 58 мл, золота — 10 cm* (I см3 = 1 мл).

Молярний об'єм речовини у будь-якому стані (твердому, рідкому, газуватому) можна обчислити, якщо відомі молярна маса M речовини та її густина р:

 

Якщо ми знаємо, що в одному молі речовини міститься таке число молекули, що дорівнює числу Авогадро, то можна обчислити число молекул газу в певному об’ємі за нормальних умов:

Знаючи кількість газуватої речовини, можна обчислити її об’єм за нормальних умов:

 

Задача 1. Обчисліть об’єм, який займає за нормальних умов газ кількістю 1,2 моль.

 

Задача 2. Обчисліть кількість речовини, що міститься за нормальних умов у газі об’ємом 5,6 л.

 

Задача 3. Обчисліть число атомів Оксигену та число молекул кисню, що містяться в кисні об’ємом 16,8 л (за н. у.).

 

Задача 4. Обчисліть масу вуглекислого газу об’ємом 1 л (н. у.).

Лінгвістично задачо

Це слово звучить дуже схоже майже всіма мовами (навіть хінді, турецькою і арабською). Придумав його у XVII столітті голландський учений Ян Баптист ван Гельмонт, він узяв його з латини (chaos), у яку воно прийшло з грецької. Греки словом chaos (хаос) називали пустий туманний простір, що існував ще до створення світу.

Яке слово, на вашу думку, мається на увазі? Як воно перекладається іншими мовами: російською, англійською, німецькою, французькою?

У 1814 році, через три роки після того, як Авогадро опублікував свій закон, з'явилася стаття французького фізика Ампера, де він сформулював положення, дуже близькі до закону Авогадро. Ампер пізніше визнавав, що з працею Авогадро ознайомився вже після публікації своєї статті, але па пріоритеті не иаполлгао. Тому о деяких паукооих оидаїиїлх трапляється словосполучення «закон Авогадро-Ампера».

Висновки

1. Згідно із законом Авогадро в однакових об'ємах будь-яких газуватих речовин за однакових умов міститься однакове число молекул цих речовин.

2. Наслідком закону Авогадро є те, що будь-яка речовина кількістю 1 моль за нормальних умов займає об'єм, що дорівнює 22,4 л. Цей об’єм називають молярним об'ємом газів, його позначають Vm, одиниця його вимірювання — л/моль.

1. Сформулюйте закон Авогадро.

2. Які умови називають нормальними?

3. Чому дорівнює молярний об'єм газу за нормальних умов?

4. Поясніть зміст закону Авогадро за сучасними уявленнями.

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Який об'єм займають за нормальних умов: а) 2 моль азоту; б) 0,5 моль кисню; в) 0,25 моль фтору?

2. Скільки молекул міститься в гумовій кулі об'ємом 5,6 л (н. у.), заповненій воднем? Чи зміниться відповідь, якщо в умові завдання водень замінити на: а) азот; б) невідомий газ; в) водопровідну воду?

3. Визначте, який об'єм за нормальних умов займають: а) 5 моль метану CH4; 6) 2 моль сірководню HiS; в) 4,2 моль амоніаку NHj.

4. У якому об'ємі амоніаку NHj міститься в 3 рази більше молекул, ніж у метані CH4 об’ємом 100 л (н. у.)?

5. € два гази, узяті за нормальних умов: 10 л метану CH4 і 20 л хлору Cl2. У якому з них міститься більше молекул, а в якому — більше атомів, і у скільки разів?

6. Скільки молекул кисню міститься за нормальних умов: а) в одному кубічному метрі; 6) в одному кілограмі цієї речовини?

7. Де міститься більше молекул амоніаку — у 100 г або в 100 л (н. у.)?

8. Який об'єм займають за нормальних умов: а) 10 г водню; б) 10 моль водню?

9. У чотирьох однакових посудинах містяться однакові маси таких газів: амоніак NHjf азот Ny сірчистий газ SO2, кисень O2. У якій посудині міститься найбільше молекул?

10. Порівняйте число молекул в 1 г амоніаку NHj та в 1 г азоту. У якому випадку й у скільки разів число молекул більше?

11. Обчисліть масу сірководню HjS об’ємом 11,2 л за нормальних умов.

12. Маса 0,001 м3 газу (н. у.) дорівнює 1,25 г. Обчисліть масу однієї молекули цього газу.

13. Чи однакові маси та об'єми (за однакових умов) мають 1,5 моль COі 1,5 моль O2? Відповідь підтвердьте розрахунками.

14. На запитання: «Який об'єм займає 1 моль води за нормальних умов?», учень відповів — 22,4 літра. Чи правильна ця відповідь? Поясніть.

15*. У який спосіб за допомогою закону Авогадро можна довести що: а) молекули кисню, азоту, водню складаються з двох атомів; 6) що молекула води має склад H2O, а не НО; в) що молекула амоніаку має склад NHjf а не NH?

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Григорович

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 13-09-2016, 18:00, Переглядів: 5266