МОЛАРНА ЗАПРЕМИНА: КОНЦЕПТ И ФОРМУЛА, ПРОРАЧУН И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Моларна запремина је интензивна имовини која показује колико простора заузима један мол утврђену супстанце или једињења. Представља се симболом В _м , а изражава се у јединицама дм ³ / мол за гасове и цм ³ / мол за течности и чврсте материје, због чињенице да су потоњи више ограничени својим већим интермолекуларним силама.

Ово својство се понавља током проучавања термодинамичких система који укључују гасове; јер за течности и чврсте супстанце једначине за одређивање В _м постају компликованије и нетачније. Дакле, што се тиче основних течајева, моларни волумен је увијек повезан са теоријом идеалног гаса.

Запремина молекула етилена површински је ограничена зеленим елипсоидом и Авогадровим бројем који је већи од ове количине. Извор: Габриел Боливар.

То је због чињенице да структурални аспекти нису битни за идеалне или савршене гасове; све његове честице су визуализоване као сфере које се еластично сударају једна са другом и понашају се на исти начин без обзира на њихове масе или својства.

У том случају, мол било којег идеалног гаса ће заузети, при датом притиску и температури, исту запремину В _м . Затим се каже да ће у нормалним условима П и Т, 1 атм и 0 ° Ц, један мол идеалног гаса заузети запремину од 22,4 литре. Ова вредност је корисна и приближна чак и када се процењују стварни гасови.

Концепт и формула

За гасове

Непосредна формула за израчунавање моларног волумена врсте је:

В _м = В / н

Где је В запремина коју заузима, а н количина врсте у моловима. Проблем је што В _м зависи од притиска и температуре коју молекули доживљавају, а ми желимо математички израз који узима у обзир ове променљиве.

Етилен на слици, Х ₂ Ц = ЦХ ₂ , има повезан молекулску волумен ограничен зеленим елипсоида. Ова В ₂ , Ц = Ч ₂ може ротирати на више начина, што је као да је рекао елипсоид се преселио у простору за визуелизацију колико обим ће окупирати (очито занемарљив).

Међутим, ако се запремина таквог зеленог елипсоида помножи са Н _А , бројем Авогадро, тада молимо молекуле етилена; један молип елипсоида који узајамно делују. На вишим температурама, молекули ће се одвојити један од другог; док су под већим притиском, они ће се смањити и смањити запремину.

Стога, В _м зависи П и Т. Етилен има геометрију равни, тако да не може сматрати да је његова В _м је прецизно и исти као код метана, ЦХ ₄ , од тетраедарске геометрије и способан бити представљен сфером а не елипсоидом.

За течности и чврсте материје

Молекули или атоми течности и чврстих материја такође имају свој В _м , што може бити отприлике повезано са њиховом густином:

В _м = м / (дн)

Температура утиче на моларни волумен више за течности и чврсте материје него за притисак, све док се последњи нагло не мења или је претјеран (редослиједом ГПа). Исто тако, као што је споменуто са етиленом, геометрије и молекуларне структуре имају велики утицај на вредности В _м .

Међутим, у нормалним условима се примећује да густине различитих течности или чврстих материја не варирају превише у њиховим величинама; исто се дешава и са моларним волуменима. Имајте на уму да што су гушће, то ће бити мањи В _м .

Што се тиче чврстих материја, њихов моларни волумен такође зависи од њихових кристалних структура (запремина њихове јединичне ћелије).

Како израчунати моларни волумен?

За разлику од течности и чврстих материја, за идеалне гасове постоји једначина која нам омогућава да израчунамо В _м као функцију П и Т и њихове промене; ово је идеални гасови:

П = нРТ / В

Који је смештен да изрази В / н:

В / н = РТ / П

В _м = РТ / П

Ако користимо константу гаса Р = 0,082 Л · атм · К ^-1 · мол ^-1 , температуре треба да буду изражене у келвинима (К), а притисци у атмосфери. Имајте на уму да је овде уочено зашто је В _м интензивно својство: Т и П немају никакве везе са масом гаса већ са његовом запремином.

Ова израчунавања су валидна само у условима када се гасови понашају блиски идеалности. Међутим, вредности добијене експериментисањем имају малу грешку у односу на теоријске.

Примери израчунавања моларне запремине

Пример 1

Постоји И гас чија је густина је 8,5 · 10 ^-4 г / цм ³ . Ако имате 16 грама еквивалентно 0,92 мола И, пронађите моларни волумен.

Из формуле густине можемо израчунати колики волумен И заузима тих 16 грама:

В = 16 г / (8,5 · 10 ^-4 г / цм ³ )

= 18.823,52 цм ³ или 18,82 Л

Дакле, В _м се израчунава директно дељењем овог волумена са бројем датих молова:

В _м = 18,82 Л / 0,92 мола

= 20,45 Л / мол или Л мол ^-1 или дм ³ мола ^-1

Вежба 2

У претходном примеру И ни у једном тренутку није наведено која је температура доживела честице тог гаса. Под претпоставком да је И радио под атмосферским притиском, израчунајте температуру потребну за компримирање на утврђени моларни волумен.

Изјава вежбе је дужа од његове резолуције. Користимо једначину:

В _м = РТ / П

Али решимо се за Т, и знајући да је атмосферски притисак 1 атм, решавамо:

Т = В _м П / Р

= (20,45 Л / мол) (1 атм) / (0,082 Л атм / К мол)

= 249,39 К

Односно, један мол И ће заузети 20,45 литара на температури блиској -23,76 ° Ц.

Вежба 3

Слиједом претходних резултата одредите В _м на 0 ° Ц, 25 ° Ц и на апсолутној нули при атмосферском притиску.

Претварајући температуре у келвин, прво имамо 273,17 К, 298,15 К и 0 К. Решавамо директно замењујући прву и другу температуру:

В _м = РТ / П

= (0,082 Л атм / К мол) (273,15 К) / 1 атм

= 22,40 Л / мол (0 ° Ц)

= (0,082 Л атм / К мол) (298,15 К) / 1 атм

= 24.45 Л / мол (25 ° Ц)

На почетку је поменута вредност од 22,4 литре. Уочите како се В _м повећава са температуром. Када желимо да направимо исти израчун са апсолутном нулом, наилазимо на трећи закон термодинамике:

(0,082 Л атм / К мол) (0 К) / 1 атм

= 0 Л / мол (-273,15 ° Ц)

Гас И не може имати непостојећу моларну запремину; то значи да је претворена у течност и да претходна једнаџба више не важи.

С друге стране, немогућност израчунавања В _м на апсолутној нули покорава се трећем закону термодинамике, који каже да је немогуће хлађење било које материје до температуре апсолутне нуле.

Референце

1. Ира Н. Левине. (2014). Принципи физикохемије. Шесто издање. Мц Грав Хилл.
2. Гласстоне. (1970). Уговор о физичкој хемији. Друго издање. Агуилар.
3. Википедиа. (2019). Моларна запремина. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Хелменстине, др Анне Марие (08. августа 2019). Дефиниција моларног волумена у хемији. Опоравак од: тхинкцо.цом
5. БИЈУ'С. (2019). Формула моларног волумена. Опоравило од: бијус.цом
6. Гонзалез Моница. (28. октобар 2010. године). Моларна запремина. Опоравак од: куимица.лагуиа2000.цом