Molarni koncept in formula, izračun in primeri

On molarni volumen Gre. Je predstavljen s simbolom V_m, in je izražen v enotah DM³/mol za pline in cm³/mol za tekočine in trdne snovi, ker so slednje bolj omejene s svojimi največjimi medmolekularnimi silami.

Ta lastnost se ponavlja pri preučevanju termodinamičnih sistemov, ki vključujejo pline; Ker za tekočine in trdne snovi enačbe za določitev v_m Postanejo bolj zapleteni in netočni. Zato je v zvezi z osnovnimi tečaji molski volumen vedno povezan s teorijo idealnih plinov.

Prostornina molekule etilen je površno omejena z zelenim elipsoidom in številom Avogadro -krat ta znesek. Vir: Gabriel Bolívar.

To je zato, ker so za idealne ali popolne pline strukturni vidiki nepomembni; Vsi njegovi delci so vizualizirani kot krogle, ki se elastično trčijo med seboj in se obnašajo na enak način, ne glede na to, kakšne so njihove mase ali lastnosti.

Tako bo en mol katerega koli idealnega plina zasedel pri določenem tlaku in temperaturi, enak volumen V_m. V normalnih pogojih P in T, 1 ATM in 0 ° C naj bi en mol idealnega plina zasedel prostornino 22,4 litra. Ta vrednost je koristna in približno, tudi ko se ocenijo realni plini.

[TOC]

Koncept in formula

Za pline

Neposredna formula za izračun molarne prostornine vrste je:

V_m = V/n

Kjer je v količina, ki jo zaseda, in n Količina vrste v molih. Težava je v tem, da je V_m Odvisno je od tlaka in temperature, ki jih doživljajo molekule, in matematični izraz je zaželen, da te spremenljivke upošteva.

Vam lahko služi: molealnost

Etilen slike, h₂C = pogl₂, Ima molekulsko volumen, povezan in omejen z zelenim elipsoidom. Ta h₂C = pogl₂ Se lahko vrti na več načinov, kar je, kot da bi se premikalo v prostoru, rekel elipsoid, da bi vizualizirali, koliko volumna bi zasedla (očitno zaničevalna).

Če pa glasnost tako zelenega elipsoida, ga pomnožimo z n_Do, Številka Avogadro bo nato imela mol molekul etilena; en mol elipsoida, ki medsebojno deluje. Pri višji temperaturi se molekule ločijo drug od drugega; Medtem ko bodo ob večjem pritisko.

Zato v_m je odvisen od p in t. Etilen je ravna geometrija, zato ni mogoče misliti, da je v_m Biti natančen in popolnoma enak kot pri metanu, cho₄, tetraedrske geometrije in je mogoče predstavljati s kroglo in ne z elipsoidom.

Za tekočine in trdne snovi

Molekule ali atomi tekočin in trdnih snovi imajo tudi svoj V_m, ki je lahko povezano z vašo gostoto:

V_m = m/(d · n)

Temperatura vpliva na molsko prostornino bolj za tekočine in trdne snovi kot tlak, dokler se slednja ne razlikuje ostro ali pretirano (v vrstnem redu GPA). Prav tako, kot je bilo omenjeno z etilenom, geometrije in molekularne strukture močno vplivajo na vrednosti V_m.

Vendar pa v normalnih pogojih opazimo, da se gostote za različne tekočine ali trdne snovi v svojih velikosti ne razlikujejo preveč; Enako velja za svoje molarne količine. Upoštevajte, da so najgostejši, spodnji V_m.

Kar zadeva trdne snovi, je njegov molarni volumen odvisen tudi od njegovih kristalnih struktur (prostornina njegove enotne celice).

Vam lahko služi: kalijev biftalat: struktura, nomenklatura, uporabe, tveganja

Kako izračunati molarno prostornino?

Za razliko od tekočin in trdnih snovi za idealne pline obstaja enačba, ki vam omogoča izračun V_m odvisno od p in t in njegovih sprememb; To je, da je idealna plina:

P = nrt/v

Ki je na voljo za izražanje v/n:

V/n = rt/p

V_m = RT/P

Če uporabljamo plinsko konstanto r = 0,082 l · atm · k^-1· Mol^-1, Potem morajo biti temperature izražene v Kelvinu (K) in pritiski v atmosferi. Upoštevajte, da je tukaj opaziti, zakaj V_m To je intenzivna lastnost: T in P nimata nič skupnega z maso plina.

Ti izračuni veljajo le v pogojih, ko plini tesno se obnašajo na idealnost. Vendar imajo vrednosti, pridobljene z eksperimentiranjem, majhno mero glede na teoretike.

Primeri izračuna molarnega volumna

Primer 1

Imate plin in katerih gostota je 8,5 · 10^-4 g/cm³. Če imate 16 gramov, ki ustrezajo 0,92 molov y, izračunajte molsko prostornino.

Iz formule gostote lahko izračunamo, kakšno količino in zasedamo takšnih 16 gramov:

V = 16 g/ (8,5 · 10^-4 g/cm³)

= 18.823,52 cm³ ali 18,82 l

Torej v_m Izračuna se neposredno z deljenjem tega obsega med količino danih molov:

V_m = 18,82 l/0,92 mol

= 20,45 l/mol o l · mol^-1 ali dm³· Mol^-1

Vaja 2

V prejšnjem primeru in ni bilo določeno, kakšno je temperaturo, ki so jo doživljali delci omenjenega plina. Ob predpostavki, da je deloval z atmosferskim tlakom in pri at atmosferi, izračunajte temperaturo, potrebno za stiskanje na določeno molsko prostornino.

Vam lahko služi: faktor embalaže

Izjava o vadbi je daljša od njegove resolucije. Se obrnemo na enačbo:

V_m = RT/P

Toda razčistimo t in vemo, da je atmosferski tlak 1 atm, rešujemo:

T = v_mP/r

= (20,45 l/mol) (1 atm)/(0,082 L · atm/k · mol)

= 249,39 K

To pomeni, da bo en mol in bo zasedel 20,45 litrov pri temperaturi blizu -23,76 ° C.

Vaja 3

Po zgornjih rezultatih določite v_m pri 0 ° C, 25 ° C in pri absolutni ničli pri atmosferskem tlaku.

Preoblikovanje temperatur v Kelvin imamo prvih 273,17 K, 298,15 K in 0 K. Rešimo neposredno z zamenjavo za prvo in drugo temperaturo:

V_m = RT/P

= (0,082 L · ATM/ K · mol) (273,15 K)/ 1 ATM

= 22,40 L/mol (0 ° C)

= (0,082 L · ATM/ K · mol) (298,15 K)/ 1 ATM

= 24,45 L/mol (25 ° C)

Vrednost 22,4 litra je bila omenjena na začetku. Upoštevajte, kako v_m povečati s temperaturo. Ko želite z Absolute Zero narediti enak izračun, se spotaknemo na tretji zakon termodinamike:

(0,082 l · atm/ k · mol) (0 k)/ 1 atm

= 0 L/mol (-273,15 ° C)

Plin in ne more imeti neobstoječega molarnega volumna; To pomeni, da je postala tekočina in prejšnja enačba ni več veljavna.

Po drugi strani pa nemožnost izračuna v_m V absolutno nič upošteva tretji zakon termodinamike, ki pravi, da je pri temperaturi absolutne nič nemogoče ohladiti nobeno snov.

Reference

1. Iran. Levine. (2014). Načela fizikalnokemije. Šesta izdaja. MC Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Pogodba o fizikalni kemiji. Druga izdaja. Aguilar.
3. Wikipedija. (2019). Molarni volumen. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
4. Čelada, Anne Marie, ph.D. (8. avgust 2019). Molarna opredelitev volumna v kemiji. Okreval od: Thoughtco.com
5. ByJU's. (2019). Formula molarne prostornine. Okreval od: byjus.com
6. González Mónica. (28. oktober 2010). Molarni volumen. Okrevano od: Kemija.Laguia2000.com