Konsep dan formula volum molar, pengiraan dan contoh

Dia Jumlah molar Ini adalah harta intensif yang menunjukkan berapa banyak ruang mol penentuan atau kompaun yang menduduki. Diwakili oleh simbol v_m, dan dinyatakan dalam unit DM³/mol untuk gas, dan cm³/mol untuk cecair dan pepejal, kerana yang terakhir lebih terkurung oleh daya intermolecular terbesar mereka.

Harta ini berulang apabila mengkaji sistem termodinamik yang melibatkan gas; Oleh kerana, untuk cecair dan pepejal persamaan untuk menentukan v_m Mereka menjadi lebih rumit dan tidak tepat. Oleh itu, berkenaan kursus asas, jumlah molar sentiasa dikaitkan dengan teori gas ideal.

Jumlah molekul etilena dibatasi secara dangkal oleh ellipsoid hijau dan bilangan masa avogadro jumlah ini. Sumber: Gabriel Bolívar.

Ini kerana untuk gas yang ideal atau sempurna, aspek struktur tidak relevan; Semua zarahnya divisualisasikan sebagai sfera yang bertembung secara elastik antara satu sama lain dan berkelakuan dengan cara yang sama tanpa mengira apa yang orang ramai atau sifatnya.

Oleh itu, satu tahi lalat dari mana -mana gas ideal akan menduduki, pada tekanan dan suhu tertentu, volum yang sama v_m. Dikatakan bahawa dalam keadaan normal P dan T, 1 atm dan 0 ºC, masing -masing, satu tahi lalat gas ideal akan menduduki jumlah 22.4 liter. Nilai ini berguna dan anggaran walaupun gas sebenar dinilai.

[TOC]

Konsep dan formula

Untuk gas

Formula segera untuk mengira jumlah molar spesies adalah:

V_m = V/n

Di mana v adalah kelantangan yang ditempati, dan n Jumlah spesies dalam tahi lalat. Masalahnya ialah v_m Ia bergantung pada tekanan dan suhu yang dialami oleh molekul, dan ungkapan matematik dikehendaki untuk mengambil pembolehubah ini.

Boleh melayani anda: moleality

Etilena imej, h₂C = ch₂, Ia mempunyai jumlah molekul yang dikaitkan dan terhad oleh ellipsoid hijau. H₂C = ch₂ Ia boleh berputar dengan pelbagai cara, yang seolah -olah ia berpindah di ruang itu berkata ellipsoid untuk memvisualisasikan berapa banyak kelantangan yang akan ditempati (jelas hina).

Walau bagaimanapun, jika jumlah ellipsoid hijau seperti itu, kami membiaknya dengan n_Ke, Nombor Avogadro kemudiannya akan mempunyai mole molekul etilena; Satu mol ellipsoid berinteraksi antara satu sama lain. Pada suhu yang lebih tinggi, molekul akan memisahkan antara satu sama lain; sementara pada tekanan yang lebih besar, mereka akan berkontrak dan mengurangkan jumlahnya.

Oleh itu, v_m bergantung pada p dan t. Etilena adalah geometri rata, jadi tidak boleh dianggap bahawa v_m Tepat dan tepat sama seperti metana, cho₄, geometri tetrahedral dan mampu diwakili dengan sfera dan bukan ellipsoid.

Untuk cecair dan pepejal

Molekul atau atom cecair dan pepejal juga mempunyai V mereka sendiri_m, yang boleh dikaitkan dengan ketumpatan anda:

V_m = m/(d · n)

Suhu mempengaruhi jumlah molar lebih banyak untuk cecair dan pepejal daripada tekanan, selagi yang terakhir tidak berubah dengan tajam atau terlalu tinggi (mengikut urutan IPK). Begitu juga, seperti yang disebutkan dengan etilena, geometri dan struktur molekul mempunyai pengaruh yang besar terhadap nilai v_m.

Walau bagaimanapun, dalam keadaan normal diperhatikan bahawa kepadatan untuk cecair atau pepejal yang berlainan tidak terlalu berbeza dalam magnitud mereka; Perkara yang sama berlaku untuk jumlah molarnya. Perhatikan bahawa mereka yang paling padat, v lebih rendah_m.

Mengenai pepejal, jumlah molarnya juga bergantung kepada struktur kristalnya (jumlah sel unitnya).

Boleh melayani anda: kalium bifthalate: struktur, tatanama, kegunaan, risiko

Cara mengira jumlah molar?

Tidak seperti cecair dan pepejal, untuk gas ideal terdapat persamaan yang membolehkan anda mengira v_m bergantung kepada p dan t dan perubahannya; Ini, gas ideal:

P = nrt/v

Yang menampung untuk menyatakan v/n:

V/n = rt/p

V_m = Rt/p

Jika kita menggunakan pemalar gas r = 0.082 l · atm · k^-1· Mol^-1, Maka suhu mesti dinyatakan dalam Kelvin (k), dan tekanan di atmosfera. Perhatikan bahawa ia diperhatikan di sini mengapa v_m Ia adalah harta yang intensif: t dan p tidak ada kaitan dengan jisim gas tetapi dengan jumlahnya.

Pengiraan ini hanya sah dalam keadaan di mana gas berkelakuan rapat dengan ideal. Walau bagaimanapun, nilai yang diperoleh melalui eksperimen mempunyai margin kecil berhubung dengan ahli teori.

Contoh pengiraan kelantangan molar

Contoh 1

Anda mempunyai gas dan ketumpatannya adalah 8.5 · 10^-4 g/cm³. Sekiranya anda mempunyai 16 gram bersamaan dengan 0.92 tahi lalat y, hitung kelantangan molar anda.

Dari formula ketumpatan kita dapat mengira jumlah dan menduduki 16 gram seperti:

V = 16 g/ (8.5 · 10^-4 g/cm³)

= 18.823.52 cm³ atau 18.82 l

Jadi v_m Ia dikira secara langsung dengan membahagikan jumlah ini antara jumlah tahi lalat yang diberikan:

V_m = 18.82 l/0.92 mol

= 20.45 l/mol o l · mol^-1 atau DM³· Mol^-1

Latihan 2

Dalam contoh sebelumnya dan tidak ditentukan pada bila -bila masa, apakah suhu yang dialami oleh zarah gas tersebut. Dengan mengandaikan bahawa ia berfungsi dengan dan pada tekanan atmosfera, hitung suhu yang diperlukan untuk memampatkannya dengan jumlah molar yang ditentukan.

Boleh melayani anda: faktor pembungkusan

Pernyataan latihan lebih panjang daripada resolusinya. Kami beralih kepada persamaan:

V_m = Rt/p

Tetapi kita membersihkan t, dan mengetahui bahawa tekanan atmosfera adalah 1 atm, kita selesaikan:

T = v_mP/r

= (20.45 l/mol) (1 atm)/(0.082 l · atm/k · mol)

= 249.39 k

Iaitu satu tahi lalat dan akan menduduki 20.45 liter pada suhu hampir -23.76 ºC.

Latihan 3

Mengikuti hasil di atas, tentukan v_m pada 0 ºC, 25 ° C dan pada sifar mutlak pada tekanan atmosfera.

Mengubah suhu ke Kelvin, kami mempunyai 273.17 k, 298.15 k dan 0 k pertama. Kami menyelesaikan secara langsung dengan menggantikan suhu pertama dan kedua:

V_m = Rt/p

= (0.082 l · atm/ k · mol) (273.15 k)/ 1 atm

= 22.40 l/mol (0 ºC)

= (0.082 l · atm/ k · mol) (298.15 k)/ 1 atm

= 24.45 l/mol (25ºC)

Nilai 22.4 liter disebut pada awal. Perhatikan bagaimana v_m Meningkatkan dengan suhu. Apabila anda ingin membuat pengiraan yang sama dengan sifar mutlak, kami tersandung pada undang -undang ketiga termodinamik:

(0.082 l · atm/ k · mol) (0 k)/ 1 atm

= 0 l/mol (-273.15 ºC)

Gas dan tidak boleh mempunyai jumlah molar yang tidak wujud; Ini bermakna ia telah menjadi cecair dan persamaan sebelumnya tidak lagi sah.

Sebaliknya, kemustahilan mengira v_m Dalam sifar mutlak mematuhi undang -undang termodinamik ketiga, yang mengatakan bahawa mustahil untuk menyejukkan sebarang bahan pada suhu sifar mutlak.

Rujukan

1. Iran. Levine. (2014). Prinsip Fizikokimia. Edisi keenam. MC Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Perjanjian Kimia Fizikal. Edisi kedua. Aguilar.
3. Wikipedia. (2019). Jumlah molar. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (8 Ogos 2019). Definisi kelantangan molar dalam kimia. Pulih dari: Thoughtco.com
5. Byju's. (2019). Formula Volume Molar. Pulih dari: byjus.com
6. González Mónica. (28 Oktober 2010). Jumlah molar. Pulih dari: kimia.Laguia2000.com