Г. В. Плеханова (технический университет) к афедра общей и физической химии общая химия Сборник задач
![]()
|
4. Основные понятия и законы химии4.1. Моль, молярная массаИзвестно, что любое вещество состоит из атомов, химические процессы протекают благодаря взаимодействию атомов. Из практических соображений было введено понятие моля. Условились считать, что 1 моль вещества содержит 6,021023 частиц. Любых – атомов, молекул, ионов. Значение 6,021023 называется числом Авогадро. Математически понятие моля можно записать в виде формулы:
где n – количество вещества, моль, N – число частиц (молекул, атомов, ионов), NA – число Авогадро. Массу 1 моль вещества называют молярной массой M (г/моль). Молярная масса в неорганической химии является характеристикой вещества, непосредственно связанной с его количественным составом и численно равна молекулярной массе (массе 1 молекулы) вещества, выраженной в углеродных единицах. Молярную массу любого вещества можно вычислить по формуле:
где i – стехиометрической индекс в формуле вещества, Мi – молярная масса элемента, входящего в соединение, г/моль – см. таблицу элементов Д.И. Менделеева. Связь массы и количества вещества определяется формулой
Молярная масса вещества может быть определена экспериментально. Для газов ее находят, например, по относительной плотности газа D, которая представляет собой соотношение молярных масс двух газов, один из которых обычно известен:
Наиболее часто используют плотность газа по воздуху Dвозд., тогда М2 = Мвозд.Dвозд. (Мвозд.= 29 г/моль), или водороду ![]() ![]() 4.2. Основные газовые законыСостояние газа характеризуется его температурой, давлением и объемом. Если температура газа равна 0С (273,15 K), а давление равно 1 атм. (1,013105 Па = 760 мм. рт. ст.), то условия, при которых находится газ, называют нормальными. Между объемом газа и его количеством вещества существует взаимосвязь, которая описывается законом Авогадро: в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется молярным объемом газа VM. При нормальных условияхVM = 22,4 л и число моль газа может быть вычислено по уравнению
Взаимосвязь между количеством вещества газа, его температурой, давлением и объемом устанавливает уравнение Менделеева-Клайперона:
где P – давление, Па; V – объем, м3; n – количество вещества, моль, m – масса, г; М – молярная масса газа, г/моль; R – универсальная газовая постоянная, в системе СИ R = 8,314 Дж/мольK. На практике чаще всего приходится иметь дело со смесями газов. Каждый газ вносит свой вклад в общее давление системы – парциальное давление. Парциальным давлением называется давление, которое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси. Парциальное давление может быть вычислено через объемное содержание газа в газовой смеси:
где Vi – объем данного газа, Vi – общий объем газовой смеси, или через мольную долю газа:
где ni – количество вещества данного газа, ni – сумма числа моль всех компонентов газовой смеси по уравнению:
где P – общее давление смеси газов. Общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих данную смесь:
Если газ собран над жидкостью, то при расчетах его парциального давления следует иметь в виду, что оно равно разности общего давления и парциального давления пара жидкости, например, для газа, собранного над водой:
|