Koncept a vzorec molárneho objemu, výpočet a príklady

On molárny objem Je to intenzívna vlastnosť, ktorá naznačuje, koľko priestoru zaberá mol alebo zlúčenina. Je reprezentovaný symbolom V_m, a je vyjadrený v jednotkách DM³/mol pre plyny a cm³/mol pre kvapaliny a tuhé látky, pretože tieto sú viac obmedzené ich najväčšími intermolekulárnymi silami.

Táto vlastnosť sa opakuje pri štúdiu termodynamických systémov, ktoré zahŕňajú plyny; pretože pre kvapaliny a tuhé látky rovnice na určenie V_m Stávajú sa komplikovanejšími a nepresnejšími. Preto, pokiaľ ide o základné kurzy, molárny objem je vždy spojený s teóriou ideálnych plynov.

Objem molekuly etylénu je povrchne obmedzený zeleným elipsoidom a počet avogadro -násobok tohto množstva. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Je to preto, že pre ideálne alebo dokonalé plyny sú štrukturálne aspekty irelevantné; Všetky jeho častice sú vizualizované ako gule, ktoré sa navzájom zrážajú a správajú sa rovnakým spôsobom bez ohľadu na to, aké sú ich masy alebo vlastnosti.

Jeden mól akéhokoľvek ideálneho plynu teda zaberá pri určitom tlaku a teplote, rovnaký objem V_m. Hovorí sa, že za normálnych podmienok P a T, 1 ATM a 0 ° C bude jeden mól ideálneho plynu zaberať objem 22,4 litrov. Táto hodnota je užitočná a približná, aj keď sa hodnotia skutočné plyny.

[TOC]

Koncepcia

Na plyny

Okamžitý vzorec na výpočet molárneho objemu druhu je:

Vložka_m = V/n

Kde v je objem, ktorý zaberá, a n Množstvo druhov v móloch. Problém je v tom, že v_m Závisí to od tlaku a teploty, ktoré sa vyskytujú molekulami, a je potrebné matematické expresia brať do úvahy tieto premenné.

Môže vám slúžiť: Meloality

Etylén obrazu, h₂C = ch₂, Má molekulárny objem spojený a obmedzený zeleným elipsoidom. Toto h₂C = ch₂ Môže sa otáčať viacerými spôsobmi, čo je, akoby sa pohyboval v priestore, povedal elipsoid, aby si vizualizoval, aký veľký objem by zaberal (evidentne opovrhnutiahodné).

Ak však objem takého zeleného elipsoidu vynásobíme n_Do, Číslo Avogadro potom bude mať mól molekúl etylénu; jeden mol elipsoidu vzájomne interagujúci. Pri vyššej teplote sa molekuly od seba oddeľujú; Zatiaľ čo pri väčšom tlaku sa sťahujú a znížia svoj objem.

Preto v_m závisí od p a t. Etylén je plochá geometria, takže sa nedá myslieť, že je jeho v_m Buďte presní a presne to isté ako metán, Cho₄, tetraedrálnej geometrie a schopná byť reprezentovaný guľou a nie elipsoidom.

Pre kvapaliny a tuhé látky

Molekuly alebo atómy kvapalín a tuhých látok majú tiež svoje vlastné V_m, čo môže súvisieť s vašou hustotou:

Vložka_m = m/(d · n)

Teplota ovplyvňuje molárny objem viac pre kvapaliny a tuhé látky ako na tlak, pokiaľ sa táto nemení ostro alebo prehnaná (v poradí GPA). Podobne, ako bolo uvedené v etyléne, geometrie a molekulárnych štruktúrach, majú veľký vplyv na hodnoty V_m.

Za normálnych podmienok sa však pozoruje, že hustoty pre rôzne kvapaliny alebo tuhé látky sa vo svojich veciach príliš nemenia; To isté platí pre jeho molárne objemy. Všimnite si, že najhustejšie sú, tým nižšie V_m.

Pokiaľ ide o tuhé látky, jeho molárny objem tiež závisí od jeho kryštalických štruktúr (objem jej jednotkovej bunky).

Môže vám slúžiť: Bifthalát draselného: štruktúra, nomenklatúra, použitie, riziká

Ako vypočítať molárny objem?

Na rozdiel od tekutín a tuhých látok, pre ideálne plyny existuje rovnica, ktorá vám umožňuje vypočítať V_m v závislosti od P a T a jeho zmien; To znamená, že ideálne plyny:

P = nrt/v

Čo je ústretové na vyjadrenie V/N:

V/n = rt/p

Vložka_m = Rt/p

Ak použijeme plynovú konštantu r = 0,082 l · atm · k^-1· Mol^-1, Potom sa musia teploty vyjadriť v Kelvin (k) a tlaky v atmosfére. Všimnite si, že sa tu pozoruje, prečo V_m Je to intenzívny majetok: T a P nemajú nič spoločné s hmotnosťou plynu, ale s objemom.

Tieto výpočty platia iba v podmienkach, keď sa plyny správajú k ideálnemu. Hodnoty získané experimentovaním majú však malú maržu vo vzťahu k teoretikom.

Príklady výpočtu molárneho objemu

Príklad 1

Máte plyn a ktorého hustota je 8,5 · 10^-4 g/cm³. Ak máte 16 gramov ekvivalentných 0,92 mólov y, vypočítajte svoj molárny objem.

Z vzorca hustoty môžeme vypočítať, aký objem a zaberať takýchto 16 gramov:

V = 16 g/ (8,5,5^-4 g/cm³)

= 18.823,52 cm³ alebo 18,82 l

Tak v_m Vypočíta sa priamo rozdelením tohto objemu medzi množstvo uvedených mólov:

Vložka_m = 18,82 l/0,92 mol

= 20,45 l/mol o l · mol^-1 alebo DM³· Mol^-1

Cvičenie 2

V predchádzajúcom príklade a nebolo kedykoľvek špecifikované, čo bola teplota, ktorú zažili častice uvedeného plynu. Za predpokladu, že funguje s atmosférickým tlakom a pri atmosférickom tlaku vypočítajte teplotu potrebnú na jej komprimovanie na určený molárny objem.

Môže vám slúžiť: Balenie faktor

Vyhlásenie o cvičení je dlhšie ako jeho riešenie. Obrátime sa na rovnicu:

Vložka_m = Rt/p

Ale vyčistíme T a vieme, že atmosférický tlak je 1 bankomat, riešime:

T = v_mP/r

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

= 249,39 K

To znamená, že jeden krtek a bude zaberať 20,45 litrov pri teplote blízko -23,76 ° C.

Cvičenie 3

Podľa vyššie uvedených výsledkov určte V_m pri 0 ° C, 25 ° C a pri absolútnom nule pri atmosférickom tlaku.

Transformácia teplôt na Kelvina máme prvých 273,17 K, 298,15 K a 0 K. Riešime priamo nahradením prvej a druhej teploty:

Vložka_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)

Hodnota 22,4 litrov bola spomenutá na začiatku. Všimnite si ako v_m zvýšiť teplotu. Keď chcete urobiť rovnaký výpočet s absolútnou nulou, narazíme na tretí zákon termodynamiky:

(0,082 l · atm/ k · mol) (0 k)/ 1 atm

= 0 l/mol (-273,15 ° C)

Plyn a nemôže mať neexistujúci molárny objem; To znamená, že sa stala tekutinou a predchádzajúca rovnica už nie je platná.

Na druhej strane, nemožnosť výpočtu V_m V absolútnom nule sa riadi tretí zákon termodynamiky, ktorý hovorí, že nie je možné ochladiť akúkoľvek látku pri teplote absolútnej nuly.

Odkazy

1. Irán. Levine. (2014). Princípy fyzikálneho spôsobu. Šieste vydanie. MC Graw Hill.
2. Glasstón. (1970). Zmluva o fyzickej chémii. Druhé vydanie. Ohromný.
3. Wikipedia. (2019). Molárny objem. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (8. augusta 2019). Definícia molárneho objemu v chémii. Zotavené z: Thoughtco.com
5. Byju's. (2019). Vzorec molárnej objemu. Získané z: Byjus.com
6. González mónica. (28. októbra 2010). Molárny objem. Získané z: chémie.LAGUIA2000.com