گرم حجم مولکولی یک گاز است. مقدار ماده، مولی، جرم مولی و حجم مولی

حجم 1 مول از یک ماده را حجم مولی می نامند جرم مولی 1 مول آب = 18 گرم در مول 18 گرم آب حجم 18 میلی لیتر را اشغال می کند. این بدان معناست که حجم مولی آب 18 میلی لیتر است. 18 گرم آب 18 میلی لیتر حجم می گیرد، زیرا چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر است. نتیجه گیری: حجم مولی به چگالی ماده (برای مایعات و جامدات) بستگی دارد.

1 مول از هر گاز در شرایط عادی همان حجمی معادل 22.4 لیتر را اشغال می کند. شرایط عادی و نامگذاری آنها n.o. (0 0 С و 760 میلی متر جیوه؛ 1 اتمسفر؛ 101.3 کیلو پاسکال). حجم گاز به مقدار ماده 1 مول حجم مولی نامیده می شود و نشان داده می شود - V m

حل مسئله مسئله 1 داده شده: V (NH 3) n.u. = 33.6 m 3 پیدا کنید: m -? راه حل: 1. محاسبه جرم مولی آمونیاک: M (NH 3) = = 17 کیلوگرم / کیلومتر مول

نتیجه گیری 1. حجم 1 مول از یک ماده را حجم مولی V m 2 می نامند. برای مواد مایع و جامد، حجم مولی به چگالی آنها بستگی دارد 3. V m = 22.4 L / mol 4. شرایط عادی (nu): و فشار 760 میلی‌متر جیوه یا 101.3 کیلو پاسکال 5. حجم مولی مواد گازی بر حسب l/mol، ml/mmol بیان می‌شود.

همراه با جرم و حجم، محاسبات شیمیایی اغلب از مقدار یک ماده متناسب با تعداد واحدهای ساختاری موجود در ماده استفاده می کنند. در این حالت در هر مورد باید مشخص شود که منظور کدام واحدهای ساختاری (مولکول ها، اتم ها، یون ها و ...) است. واحد مقدار یک ماده مول است.

مول - مقدار یک ماده حاوی تعداد مولکول، اتم، یون، الکترون یا سایر واحدهای ساختاری به تعداد اتم های موجود در 12 گرم ایزوتوپ کربن 12C.

تعداد واحدهای ساختاری موجود در 1 مول از یک ماده (ثابت آووگادرو) با دقت زیادی تعیین می شود. در محاسبات عملی برابر با 6.02 1024 mol -1 در نظر گرفته شده است.

به راحتی می توان نشان داد که جرم 1 مول یک ماده (جرم مولی) که بر حسب گرم بیان می شود، از نظر عددی برابر با جرم مولکولی نسبی این ماده است.

بنابراین، وزن مولکولی نسبی (یا به صورت مختصر، وزن مولکولی) کلر آزاد C1r 70.90 است. بنابراین، جرم مولی کلر مولکولی 70.90 گرم در مول است. با این حال، جرم مولی اتم های کلر نصف است (45.45 گرم در مول)، زیرا 1 مول مولکول کلر Cl حاوی 2 مول اتم کلر است.

طبق قانون آووگادرو، حجم مساوی از هر گازی که در یک دما و فشار یکسان گرفته می شود، دارای تعداد یکسانی مولکول است. به عبارت دیگر، تعداد یکسانی از مولکول‌های هر گاز در شرایط یکسان، حجم یکسانی را اشغال می‌کند. در همان زمان، 1 مول از هر گاز حاوی همان تعداد مولکول است. بنابراین، در شرایط یکسان، 1 مول از هر گاز همان حجم را اشغال می کند. این حجم را حجم مولی گاز می نامند و در شرایط عادی (0 درجه سانتی گراد، فشار 101، 425 کیلو پاسکال) برابر با 22.4 لیتر است.

به عنوان مثال، عبارت "محتوای دی اکسید کربن در هوا 0.04٪ (حجم) است" به این معنی است که در فشار جزئی CO 2 برابر با فشار هوا و در همان دما، دی اکسید کربن موجود در هوا خواهد بود. 0.04٪ از کل حجم اشغال شده توسط هوا را اشغال می کند.

وظیفه کنترل

1. تعداد مولکول های موجود در 1 گرم NH 4 و در 1 گرم N 2 را با هم مقایسه کنید. در کدام صورت و چند برابر تعداد مولکول ها بیشتر است؟

2. جرم یک مولکول دی اکسید گوگرد را بر حسب گرم بیان کنید.

4. در 5.00 میلی لیتر کلر در شرایط عادی چند مولکول وجود دارد؟

4. حجم 27 10 21 مولکول گاز در شرایط عادی چقدر است؟

5. جرم یک مولکول NO 2 را بر حسب گرم بیان کنید -

6. نسبت حجم های اشغال شده توسط 1 مول O 2 و 1 مول اوز چقدر است (شرایط یکسان است)؟

7. توده های مساوی از اکسیژن، هیدروژن و متان در شرایط یکسان گرفته شده است. نسبت حجم گازهای گرفته شده را بیابید.

8. وقتی از او می پرسند که در شرایط عادی 1 مول آب چه حجمی می گیرد، پاسخ این است: 22.4 لیتر. آیا این پاسخ صحیح است؟

9. جرم یک مولکول HCl را بر حسب گرم بیان کنید.

اگر مقدار CO2 حجمی آن 0.04% باشد (شرایط عادی) چند مولکول دی اکسید کربن در 1 لیتر هوا وجود دارد؟

10. در 1 متر مربع هر گاز در شرایط عادی چند مول وجود دارد؟

11. جرم یک مولکول H 2 O- را بر حسب گرم بیان کنید.

12. چند مول اکسیژن در 1 لیتر هوا وجود دارد، اگر حجم

14. اگر مقدار حجمی آن 78 درصد باشد (شرایط عادی) در 1 لیتر هوا چند مول نیتروژن وجود دارد؟

14. توده های مساوی از اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن در شرایط یکسان گرفته شده است. نسبت حجم گازهای گرفته شده را بیابید.

15. تعداد مولکول های موجود در 1 گرم NO 2 و 1 گرم N 2 را با هم مقایسه کنید. در کدام صورت و چند برابر تعداد مولکول ها بیشتر است؟

16. در 2.00 میلی لیتر هیدروژن در شرایط عادی چند مولکول وجود دارد؟

17. جرم یک مولکول H 2 O- را بر حسب گرم بیان کنید.

18. حجم 17 10 21 مولکول گاز در شرایط عادی چقدر است؟

نرخ واکنش های شیمیایی

هنگام تعریف مفهوم نرخ واکنش شیمیاییلازم است بین واکنش های همگن و ناهمگن تمایز قائل شد. اگر واکنش در یک سیستم همگن، به عنوان مثال، در یک محلول یا در مخلوطی از گازها انجام شود، در کل حجم سیستم ادامه می یابد. سرعت واکنش همگنمقدار ماده ای است که وارد واکنش می شود یا در نتیجه یک واکنش در واحد زمان در واحد حجم سیستم ایجاد می شود. از آنجایی که نسبت تعداد مول های یک ماده به حجمی که در آن توزیع می شود، غلظت مولی یک ماده است، سرعت یک واکنش همگن را نیز می توان به صورت تعریف کرد. تغییر در غلظت در واحد زمان هر یک از مواد: معرف اولیه یا محصول واکنش... برای اطمینان از اینکه نتیجه محاسبه همیشه مثبت است، صرف نظر از اینکه بر اساس یک معرف یا یک محصول باشد، علامت "±" در فرمول استفاده می شود:

بسته به ماهیت واکنش، زمان را می توان نه تنها بر حسب ثانیه، همانطور که سیستم SI نیاز دارد، بلکه بر حسب دقیقه یا ساعت بیان کرد. در جریان واکنش، مقدار سرعت آن ثابت نیست، اما دائما تغییر می کند: کاهش می یابد، زیرا غلظت مواد اولیه کاهش می یابد. محاسبه بالا مقدار متوسط ​​سرعت واکنش را در بازه زمانی معین Δτ = τ 2 - τ 1 می دهد. سرعت واقعی (آنی) به عنوان حدی که نسبت Δ به آن است تعریف می شود با/ Δτ در Δτ → 0، یعنی سرعت واقعی برابر با مشتق غلظت نسبت به زمان است.

برای واکنشی که در معادله آن ضرایب استوکیومتری متفاوت از واحد وجود دارد، مقادیر سرعت بیان شده برای مواد مختلف یکسان نیست. به عنوان مثال، برای واکنش A + 4B = D + 2E، مصرف ماده A برابر با یک مول، ماده B - سه مول، ورود ماده E - دو مول است. بنابراین υ (A) = ⅓ υ (ب) = υ (D) = ½ υ (E) یا υ (E). = ⅔ υ (V).

اگر واکنشی بین مواد در فازهای مختلف یک سیستم ناهمگن رخ دهد، آنگاه می‌تواند فقط در حد فاصل بین این فازها اتفاق بیفتد. به عنوان مثال، برهمکنش محلول اسید و یک قطعه فلز تنها در سطح فلز رخ می دهد. سرعت واکنش ناهمگنمقدار ماده ای است که وارد واکنش می شود یا در نتیجه یک واکنش در واحد زمان در واحد سطح مشترک ایجاد می شود:

.

وابستگی سرعت یک واکنش شیمیایی به غلظت واکنش دهنده ها با قانون عمل جرم بیان می شود: در دمای ثابت، سرعت یک واکنش شیمیایی به طور مستقیم با حاصلضرب غلظت مولی مواد واکنش‌دهنده متناسب است که به توانی برابر با ضرایب موجود در فرمول این مواد در معادله واکنش افزایش می‌یابد.... سپس برای واکنش

2A + B → محصولات

رابطه درست است υ ~ · با A 2 باب و برای گذار به برابری ضریب تناسب معرفی شده است کتماس گرفت سرعت واکنش ثابت:

υ = ک· با A 2 با B = ک· [A] 2 · [B]

(غلظت مولی در فرمول ها را می توان با حرف نشان داد بابا شاخص مربوطه، و فرمول ماده، محصور در پرانتز مربع). معنای فیزیکی ثابت سرعت واکنش، سرعت واکنش در غلظت تمام واکنش دهنده ها برابر با 1 مول در لیتر است. بعد ثابت سرعت واکنش به تعداد عوامل در سمت راست معادله بستگی دارد و می تواند s -1 باشد. s –1 · (l / mol)؛ s –1 · (l 2 / mol 2) و غیره، یعنی به گونه ای که در هر صورت، در محاسبات، سرعت واکنش بر حسب mol · l -1 · s -1 بیان می شود.

برای واکنش های ناهمگن، معادله قانون عمل جرم شامل غلظت تنها آن دسته از موادی است که در فاز گاز یا در محلول هستند. غلظت یک ماده در فاز جامد یک مقدار ثابت است و در ثابت سرعت گنجانده شده است، به عنوان مثال، برای فرآیند احتراق زغال سنگ C + O 2 = CO 2، قانون عمل جرم نوشته شده است:

υ = k I Const = ک·,

جایی که ک= k I Const.

در سیستم هایی که یک یا چند ماده گاز هستند، سرعت واکنش نیز به فشار بستگی دارد. به عنوان مثال، هنگامی که هیدروژن با بخارات ید تعامل می کند H 2 + I 2 = 2HI، سرعت واکنش شیمیایی با عبارت زیر تعیین می شود:

υ = ک··.

اگر فشار مثلاً 4 برابر افزایش یابد، حجم اشغال شده توسط سیستم به همان میزان کاهش می یابد و در نتیجه غلظت هر یک از مواد واکنش دهنده به همان میزان افزایش می یابد. سرعت واکنش در این حالت 9 برابر افزایش می یابد.

وابستگی سرعت واکنش به دماتوسط قانون Van't Hoff شرح داده شده است: هنگامی که دما برای هر 10 درجه افزایش می یابد، سرعت واکنش 2-4 برابر افزایش می یابد... این بدان معنی است که با افزایش دما در پیشرفت حسابی، سرعت واکنش شیمیایی به طور تصاعدی افزایش می یابد. اساس در فرمول پیشرفت است ضریب دمایی سرعت واکنشγ، که نشان می دهد چند برابر سرعت یک واکنش معین (یا که همان چیزی است، ثابت سرعت) با افزایش دما به میزان 10 درجه افزایش می یابد. از نظر ریاضی، قانون Van't Hoff با فرمول های زیر بیان می شود:

یا

سرعت واکنش به ترتیب در کجا و در ابتدایی است تی 1 و نهایی تی 2 درجه حرارت قانون وانت هاف را می توان با نسبت های زیر نیز بیان کرد:

; ; ; ,

که در آن و به ترتیب ثابت سرعت و سرعت واکنش در یک دما هستند تی; و - مقادیر یکسان در دما تی +10n; n- تعداد فواصل "ده درجه" ( n =(تی 2 –تی 1) / 10)، که توسط آن دما تغییر کرده است (می تواند یک عدد صحیح یا کسری، مثبت یا منفی باشد).

وظیفه کنترل

1. مقدار ثابت سرعت واکنش A + B -> AB را بیابید، اگر در غلظت های مواد A و B به ترتیب برابر با 0.05 و 0.01 mol / L، سرعت واکنش 5 10 -5 mol / (l-min) باشد. ).

2. اگر غلظت ماده A دو برابر شود و غلظت ماده B 2 برابر کاهش یابد سرعت واکنش 2A + B -> A2B چند بار تغییر می کند؟

4. غلظت ماده را چند بار باید افزایش داد، В 2 در سیستم 2A 2 (г) + В 2 (г) = 2A 2 В (г.)، به طوری که وقتی غلظت ماده A 4 کاهش یابد. بار، سرعت واکنش مستقیم تغییر نمی کند؟

4. مدتی پس از شروع واکنش 3A + B-> 2C + D، غلظت مواد بود: [A] = 0.04 mol / L. [B] = 0.01 مول در لیتر؛ [C] = 0.008 مول در لیتر. غلظت اولیه مواد A و B چقدر است؟

5. در سیستم CO + C1 2 = COC1 2، غلظت از 0.04 به 0.12 مول در لیتر و غلظت کلر - از 0.02 به 0.06 مول در لیتر افزایش یافت. سرعت واکنش مستقیم چند برابر افزایش یافته است؟

6. واکنش بین مواد A و B با معادله بیان می شود: A + 2B → C. غلظت های اولیه عبارتند از: [A] 0 = 0.04 mol / L، [B] o = 0.05 mol / L. ثابت سرعت واکنش 0.4 است. سرعت واکنش اولیه و سرعت واکنش را پس از یک زمان معین، زمانی که غلظت ماده A 0.01 مول در لیتر کاهش می یابد، بیابید.

7- سرعت واکنش 2СO + О2 = 2СО2 در ظرف بسته در صورت دو برابر شدن فشار چگونه تغییر می کند؟

8. محاسبه کنید اگر دمای سیستم از 20 درجه سانتیگراد به 100 درجه سانتیگراد افزایش یابد، با گرفتن مقدار ضریب دمایی سرعت واکنش برابر با 4، سرعت واکنش چند برابر افزایش می یابد.

9. سرعت واکنش چگونه تغییر خواهد کرد 2NO (r.) + 0 2 (g) → 2N02 (r.)، اگر فشار در سیستم 4 برابر افزایش یابد.

10. سرعت واکنش 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) چگونه تغییر می کند اگر حجم سیستم 4 برابر کاهش یابد؟

11. سرعت واکنش 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) چگونه تغییر می کند اگر غلظت NO 4 برابر افزایش یابد؟

12. ضریب دمایی سرعت واکنش چقدر است اگر با افزایش دما به میزان 40 درجه، سرعت واکنش

15.6 برابر افزایش می یابد؟

14. . مقدار ثابت سرعت واکنش A + B -> AB را بیابید، اگر در غلظت های مواد A و B به ترتیب برابر با 0.07 و 0.09 مول در لیتر، سرعت واکنش 2.7 10 -5 mol / (l-min) باشد.

14. واکنش بین مواد A و B با معادله بیان می شود: A + 2B → C. غلظت های اولیه عبارتند از: [A] 0 = 0.01 mol / L، [B] o = 0.04 mol / L. ثابت سرعت واکنش 0.5 است. سرعت واکنش اولیه و سرعت واکنش را پس از یک زمان معین، زمانی که غلظت ماده A 0.01 مول در لیتر کاهش می یابد، بیابید.

15. اگر فشار در سیستم دو برابر شود، سرعت واکنش 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) چگونه تغییر می کند.

16. در سیستم CO + C1 2 = COC1 2، غلظت از 0.05 به 0.1 مول در لیتر و غلظت کلر - از 0.04 به 0.06 مول در لیتر افزایش یافت. سرعت واکنش مستقیم چند برابر افزایش یافته است؟

17. محاسبه کنید اگر دمای سیستم از 20 درجه سانتیگراد به 80 درجه سانتیگراد افزایش یابد، با گرفتن مقدار ضریب دمایی سرعت واکنش برابر با 2، سرعت واکنش چند برابر افزایش می یابد.

18. محاسبه کنید اگر دمای سیستم از 40 درجه سانتیگراد به 90 درجه سانتیگراد افزایش یابد، با گرفتن مقدار ضریب دمایی سرعت واکنش برابر با 4، سرعت واکنش چند برابر افزایش می یابد.

پیوند شیمیایی. تشکیل و ساختار مولکول ها

1. چه نوع پیوندهای شیمیایی را می شناسید؟ شکل گیری پیوند یونی با روش پیوند ظرفیتی را مثال بزنید.

2- چه پیوند شیمیایی کووالانسی نامیده می شود؟ ویژگی نوع پیوند کووالانسی چیست؟

4. خواص پیوند کووالانسی چیست؟ این را با مثال های خاص نشان دهید.

4. چه نوع پیوند شیمیایی در مولکول های H2; Cl 2 HC1

5. ماهیت پیوندها در مولکول ها چیست؟ NCI 4، CS 2، CO 2؟ برای هر یک از آنها جهت جابجایی جفت الکترون مشترک را مشخص کنید.

6- چه پیوند شیمیایی یونی نامیده می شود؟ ویژگی نوع یونی پیوند چیست؟

7. نوع پیوند در مولکول های NaCl, N 2, Cl 2 چیست؟

8. تمام راه های ممکن برای همپوشانی اوربیتال s با اوربیتال p را رسم کنید. جهت اتصال را در این مورد مشخص کنید.

9. مکانیسم دهنده-گیرنده پیوند کووالانسی را با مثالی از تشکیل یون فسفونیوم [PH 4] + توضیح دهید.

10. در مولکول های CO، CO2، پیوند قطبی است یا غیرقطبی؟ توضیح. پیوند هیدروژنی را شرح دهید.

11. چرا برخی از مولکول های دارای پیوندهای قطبی عموما غیر قطبی هستند؟

12. نوع پیوند کووالانسی یا یونی مشخصه ترکیبات زیر است: Nal, S0 2, KF? چرا پیوند یونی حالت محدود کووالانسی است؟

14. پیوند فلزی چیست؟ چه تفاوتی با پیوند کووالانسی دارد؟ چه خواص فلزات را تعیین می کند؟

14. ماهیت پیوندهای بین اتم ها در مولکول ها چیست؟ KHF 2، H 2 0، HNO ?

15. چگونه می توان استحکام بالای پیوند بین اتم ها در مولکول نیتروژن N 2 و بسیار کمتر در مولکول فسفر P 4 را توضیح داد؟

شانزده . چه نوع پیوندی هیدروژن نامیده می شود؟ چرا تشکیل پیوندهای هیدروژنی برای مولکول های H2S و HC1 بر خلاف H2O و HF معمول نیست؟

17- چه پیوندی یونی نامیده می شود؟ آیا پیوند یونی خاصیت اشباع پذیری و جهت دار بودن دارد؟ چرا این یک مورد افراطی از یک پیوند کووالانسی است؟

18. نوع پیوند در مولکول های NaCl, N 2, Cl 2 چیست؟

فیزیک مولکولی خواص اجسام را مطالعه می کند که توسط رفتار تک تک مولکول ها هدایت می شود. همه فرآیندهای قابل مشاهده در سطح برهمکنش کوچکترین ذرات رخ می دهند، آنچه با چشم غیر مسلح می بینیم تنها نتیجه این اتصالات عمیق ظریف است.

در تماس با

مفاهیم اساسی

گاهی اوقات فیزیک مولکولی به عنوان یک مکمل نظری برای ترمودینامیک در نظر گرفته می شود. ترمودینامیک که خیلی زودتر به وجود آمد، با مطالعه انتقال گرما به کار، با اهداف کاملاً عملی مرتبط بود. او یک پایه نظری ایجاد نکرد و فقط نتایج آزمایش ها را توصیف کرد. مفاهیم اساسی فیزیک مولکولی بعداً در قرن نوزدهم پدیدار شد.

او برهمکنش اجسام را در سطح مولکولی مطالعه می کند، با هدایت روش آماری، که الگوهای حرکات آشفته حداقل ذرات - مولکول ها را تعیین می کند. فیزیک مولکولی و ترمودینامیک مکمل یکدیگرند،در نظر گرفتن فرآیندها از دیدگاه های مختلف در این مورد، ترمودینامیک به فرآیندهای اتمی مربوط نمی شود و فقط با اجسام ماکروسکوپی سروکار دارد، و فیزیک مولکولی، برعکس، هر فرآیندی را دقیقاً از نقطه نظر تعامل واحدهای ساختاری جداگانه در نظر می گیرد.

همه مفاهیم و فرآیندها دارای عناوین خاص خود هستند و با فرمول های خاصی توصیف می شوند که به وضوح تعاملات و وابستگی های پارامترهای خاصی را از یکدیگر نشان می دهند. فرآیندها و پدیده ها در تظاهرات خود تلاقی می کنند، فرمول های مختلف می توانند مقادیر یکسانی داشته باشند و به روش های مختلف بیان شوند.

مقدار ماده

مقدار یک ماده رابطه بین (جرم) و تعداد مولکول هایی را که این جرم در خود دارد تعیین می کند. واقعیت این است که مواد مختلف با جرم یکسان تعداد ذرات حداقل متفاوتی دارند. فرآیندهایی که در سطح مولکولی اتفاق می‌افتند تنها با در نظر گرفتن دقیق تعداد واحدهای اتمی شرکت‌کننده در برهمکنش‌ها قابل درک هستند. واحد اندازه گیری مقدار یک ماده،پذیرفته شده در سیستم SI، - خال

توجه!یک مول همیشه حاوی همان مقدار حداقل ذرات است. این عدد عدد آووگادرو (یا ثابت) نامیده می شود و برابر با 6.02 × 1023 است.

این ثابت در مواردی استفاده می شود که محاسبات نیاز به در نظر گرفتن ساختار میکروسکوپی یک ماده معین دارد. مقابله با تعداد مولکول ها دشوار است، زیرا شما باید با تعداد زیادی کار کنید، بنابراین از یک مول استفاده می شود - عددی که تعداد ذرات در واحد جرم را تعیین می کند.

فرمولی که مقدار یک ماده را تعیین می کند:

محاسبه مقدار یک ماده در موارد مختلف انجام می شود، در فرمول های زیادی استفاده می شود و یک مقدار مهم در فیزیک مولکولی است.

فشار گاز

فشار گاز کمیت مهمی است که نه تنها از نظر نظری بلکه عملی نیز اهمیت دارد. فرمول فشار گاز مورد استفاده در فیزیک مولکولی را با توضیحات لازم برای درک بهتر در نظر بگیرید.

برای ترسیم فرمول، باید چند ساده سازی انجام دهید. مولکول ها سیستم های پیچیده ای هستندداشتن ساختار چند مرحله ای برای سادگی، ما ذرات گاز در یک ظرف خاص را به عنوان توپ های همگن الاستیک در نظر می گیریم که با یکدیگر تعامل ندارند (گاز ایده آل).

سرعت حرکت ذرات حداقل نیز یکسان در نظر گرفته خواهد شد. با ارائه چنین ساده‌سازی‌هایی که موقعیت واقعی را تغییر چندانی نمی‌دهند، می‌توان تعریف زیر را به دست آورد: فشار گاز نیرویی است که توسط ضربه‌های مولکول‌های گاز بر دیواره رگ‌ها وارد می‌شود.

در عین حال، با در نظر گرفتن سه بعدی بودن فضا و وجود دو جهت در هر بعد، می توان تعداد واحدهای سازه ای عمل کننده بر روی دیوارها را به صورت 1/6 قسمت محدود کرد.

بنابراین، با کنار هم قرار دادن همه این شرایط و مفروضات، می‌توان نتیجه گرفت فرمول فشار گاز در شرایط ایده آل.

فرمول به شکل زیر است:

که در آن P فشار گاز است.

n غلظت مولکول ها است.

K ثابت بولتزمن (1.38 × 10-23) است.

Ek - مولکول های گاز.

نسخه دیگری از فرمول وجود دارد:

P = nkT،

که در آن n غلظت مولکول ها است.

T دمای مطلق است.

فرمول حجم گاز

حجم گاز فضایی است که مقدار معینی گاز تحت شرایط خاص اشغال می کند. بر خلاف جامدات که حجم ثابتی دارند، عملاً مستقل از شرایط محیطی، گاز بسته به فشار می تواند حجم را تغییر دهدیا دما

فرمول حجم گاز معادله مندلیف-کلاپیرون است که به شکل زیر است:

PV = nRT

که در آن P فشار گاز است.

V حجم گاز است.

n تعداد مول های گاز است.

R ثابت گاز جهانی است.

T دمای گاز است.

با استفاده از ساده ترین جایگشت ها، فرمول حجم گاز را به دست می آوریم:

مهم!طبق قانون آووگادرو، حجم مساوی از هر گازی که دقیقاً در شرایط یکسانی قرار گیرد - فشار، دما - همیشه حاوی تعداد مساوی ذرات حداقلی است.

تبلور

تبلور انتقال فاز یک ماده از حالت مایع به جامد است، یعنی. فرآیند معکوس ذوب فرآیند تبلور با آزاد شدن گرما رخ می دهد، که لازم است از ماده خارج شود. دما با نقطه ذوب منطبق است، کل فرآیند با فرمول شرح داده شده است:

Q = λm

که در آن Q مقدار گرما است.

λ گرمای همجوشی است.

این فرمول هم تبلور و هم ذوب را توصیف می کند، زیرا آنها در واقع دو طرف یک فرآیند هستند. برای اینکه ماده متبلور شود، باید تا نقطه ذوب آن خنک شودو سپس مقدار حرارت برابر حاصلضرب جرم را با گرمای مخصوص همجوشی (λ) حذف کنید. دما در طول تبلور تغییر نمی کند.

راه دیگری برای درک این اصطلاح وجود دارد - تبلور از محلول های فوق اشباع. در این مورد، دلیل انتقال نه تنها دستیابی به دمای معین، بلکه میزان اشباع محلول با یک ماده خاص است. در یک مرحله خاص، تعداد ذرات املاح بیش از حد زیاد می شود که باعث تشکیل تک بلورهای کوچک می شود. آنها مولکول های محلول را به هم متصل می کنند و رشد لایه به لایه ایجاد می کنند. کریستال ها بسته به شرایط رشد شکل های مختلفی دارند.

تعداد مولکول ها

با استفاده از فرمول زیر می توان تعداد ذرات موجود در یک جرم معین از یک ماده را تعیین کرد:

بنابراین، تعداد مولکول ها برابر است با:

یعنی قبل از هر چیز لازم است مقدار یک ماده در یک جرم مشخص مشخص شود. سپس در عدد آووگادرو ضرب می شود و تعداد واحدهای ساختاری به دست می آید. برای ترکیبات، محاسبه با جمع وزن اتمی اجزا انجام می شود. بیایید به یک مثال ساده نگاهی بیندازیم:

بیایید تعداد مولکول های آب را در 3 گرم تعیین کنیم. فرمول (H2O) شامل دو اتم و یک اتم است. وزن اتمی کل حداقل ذره آب خواهد بود: 1 + 1 + 16 = 18 گرم در مول.

مقدار ماده در 3 گرم آب:

تعداد مولکول ها:

1/6 × 6 × 1023 = 1023.

فرمول جرم مولکولی

یک مول همیشه حاوی همان مقدار حداقل ذرات است. بنابراین، با دانستن جرم یک مول، می توانید آن را بر تعداد مولکول ها (عدد آووگادرو) تقسیم کنید و در نتیجه جرم یک واحد سیستم به دست می آید.

لطفا توجه داشته باشید که این فرمول فقط برای مولکول های معدنی کاربرد دارد. مولکول های آلی بسیار بزرگتر هستند، اندازه یا وزن آنها معانی کاملاً متفاوتی دارند.

جرم مولی گاز

جرم مولی است جرم بر حسب کیلوگرم یک مول از یک ماده... از آنجایی که یک مول دارای تعداد واحدهای ساختاری یکسانی است، فرمول جرم مولی به شکل زیر است:

M = κ × آقای

که در آن k ضریب تناسب است.

Mr جرم اتمی ماده است.

جرم مولی گاز را می توان با استفاده از معادله مندلیف-کلاپیرون محاسبه کرد:

pV = mRT / M،

که از آن می توانید استنباط کنید:

M = mRT / pV

بنابراین، جرم مولی گاز با حاصلضرب جرم گاز با دما و ثابت گاز جهانی نسبت مستقیم دارد و با حاصلضرب فشار گاز و حجم آن نسبت معکوس دارد.

توجه!لازم به ذکر است که جرم مولی یک گاز به عنوان یک عنصر ممکن است با گاز به عنوان یک ماده متفاوت باشد، به عنوان مثال، جرم مولی یک عنصر اکسیژن (O) 16 گرم در مول و جرم اکسیژن به عنوان یک ماده است. (O2) 32 گرم در مول است.

مفاد اصلی ICT.

فیزیک در 5 دقیقه - فیزیک مولکولی

نتیجه

فرمول‌هایی که شامل فیزیک مولکولی و ترمودینامیک هستند، محاسبه مقادیر کمی همه فرآیندهایی را که با جامدات و گازها اتفاق می‌افتند، ممکن می‌سازد. چنین محاسباتی هم در تحقیقات نظری و هم در عمل ضروری است، زیرا آنها به حل مسائل عملی کمک می کنند.

حجم مولی یک گاز برابر است با نسبت حجم گاز به مقدار ماده این گاز، یعنی.

V m = V (X) / n (X)،

که در آن V m - حجم مولی گاز - مقدار ثابت برای هر گاز در شرایط معین.

V (X) - حجم گاز X؛

n (X) مقدار ماده موجود در گاز X است.

حجم مولی گازها در شرایط عادی (فشار نرمال pn = 101 325 Pa ≈ 101.3 kPa و دمای Tn = 273.15 K ≈ 273 K) V m = 22.4 لیتر در مول است.

قوانین گازهای ایده آل

در محاسبات مربوط به گازها، اغلب لازم است که از شرایط داده شده به شرایط عادی حرکت کنیم یا برعکس. در این مورد، استفاده از فرمول زیر از قانون گاز ترکیبی Boyle-Mariotte و Gay-Lussac راحت است:

pV / T = p n V n / T n

جایی که p فشار است. V حجم است. T درجه حرارت در مقیاس کلوین است. زیرنویس "n" شرایط عادی را نشان می دهد.

کسر حجمی

ترکیب مخلوط های گازی اغلب با استفاده از کسر حجمی بیان می شود - نسبت حجم یک جزء معین به حجم کل سیستم، یعنی.

φ (X) = V (X) / V

که در آن φ (X) کسر حجمی جزء X است.

V (X) حجم جزء X است.

V حجم سیستم است.

کسر حجمی یک کمیت بدون بعد است که در کسری از واحد یا به صورت درصد بیان می شود.

مثال 1. آمونیاک با وزن 51 گرم در دمای 20 درجه سانتیگراد و فشار 250 کیلو پاسکال چه حجمی خواهد داشت؟

مثال 2. حجمی را تعیین کنید که در شرایط عادی مخلوط گازی حاوی هیدروژن به وزن 1.4 گرم و نیتروژن با وزن 5.6 گرم را می گیرد.

قانون رابطه حجمی

چگونه با استفاده از "قانون روابط حجمی" مشکل را حل کنیم؟

قانون نسبت های حجمی: حجم گازهای درگیر در واکنش به صورت اعداد کوچک کوچک برابر با ضرایب در معادله واکنش به یکدیگر مرتبط هستند.

ضرایب موجود در معادلات واکنش، تعداد حجم مواد گازی در حال واکنش و تشکیل شده را نشان می دهد.

مثال. حجم هوای لازم برای سوزاندن 112 لیتر استیلن را محاسبه کنید.

1. معادله واکنش را می سازیم:

2. بر اساس قانون نسبت های حجمی، حجم اکسیژن را محاسبه می کنیم:

112/2 = X / 5، از این رو X = 112 5/2 = 280 لیتر

3. تعیین حجم هوا:

V (هوا) = V (O 2) / φ (O 2)

V (هوا) = 280 / 0.2 = 1400 لیتر.

درس 1.

موضوع: مقدار ماده. پروانه

شیمی علم مواد است.چگونه مواد را اندازه گیری کنیم؟ چه واحدهایی؟ در مولکول هایی که مواد را تشکیل می دهند، اما انجام این کار بسیار دشوار است. بر حسب گرم، کیلوگرم یا میلی گرم، اما جرم به این صورت است. اما اگر جرمی که بر روی تعادل اندازه گیری می شود و تعداد مولکول های یک ماده را با هم ترکیب کنیم، آیا این امکان وجود دارد؟

الف) H-هیدروژن

A n = 1a.u.

1a.u. m = 1.66 * 10 -24 گرم

1 گرم هیدروژن بردارید و تعداد اتم های هیدروژن را در این جرم محاسبه کنید (از دانش آموزان دعوت کنید تا این کار را با استفاده از ماشین حساب انجام دهند).

N n = 1 گرم / (1.66 * 10 -24) r = 6.02 * 10 23

ب) اکسیژن اکسیژن

حدود = 16 آمو = 16 * 1.67 * 10 -24 گرم

N o = 16 گرم / (16 * 1.66 * 10 -24) g = 6.02 * 10 23

ج) کربن C

A c = 12 amu = 12 * 1.67 * 10 -24 گرم

N c = 12 گرم / (12 * 1.66 * 10 -24) g = 6.02 * 10 23

بیایید نتیجه بگیریم: اگر چنین جرمی از یک ماده را بگیریم که از نظر بزرگی برابر با جرم اتمی است، اما در گرم گرفته شده است، آنگاه همیشه (برای هر ماده) 6.02 * 10 23 اتم از این ماده وجود خواهد داشت.

H 2 O - آب

18 گرم / (18 * 1.66 * 10 -24) گرم = 6.02 * 10 23 مولکول آب و غیره.

N a = 6.02 * 10 23 - عدد یا ثابت آووگادرو.

مول مقدار ماده ای است که حاوی 6.02 * 10 23 مولکول، اتم یا یون است. واحدهای ساختاری

یک مول مولکول، یک مول اتم، یک مول یون وجود دارد.

n تعداد مول ها است، (تعداد مول ها اغلب با n نشان داده می شود)،
N تعداد اتم ها یا مولکول ها است،
N a = ثابت آووگادرو.

Kmol = 10 3 mol، mmol = 10 -3 mol.

پرتره Amedeo Avogadro را روی یک نصب چند رسانه ای نشان دهید و به طور خلاصه در مورد آن صحبت کنید، یا به دانش آموز دستور دهید تا گزارش کوتاهی از زندگی یک دانشمند تهیه کند.

درس 2.

موضوع "جرم مولی ماده"

جرم 1 مول یک ماده چقدر است؟ (دانش آموزان اغلب می توانند نتیجه گیری های خود را بگیرند.)

جرم یک مول از یک ماده برابر با وزن مولکولی آن است، اما بر حسب گرم بیان می شود. جرم یک مول از یک ماده را جرم مولی می نامند و به آن M نشان می دهند.

فرمول ها:

M - جرم مولی،
n تعداد مول ها است،
m جرم ماده است.

جرم یک مول بر حسب گرم بر مول، جرم یک کیلومتر مول بر حسب کیلوگرم بر مول و جرم یک میلی مول بر حسب میلی گرم بر مول اندازه گیری می شود.

جدول را پر کنید (جدول ها توزیع شده اند).

درس 3.

موضوع: حجم مولی گازها

بیایید مشکل را حل کنیم. حجم آبی را که جرم آن در شرایط عادی 180 گرم است را تعیین کنید.

داده شده:

آن ها حجم مایعات و جامدات از طریق چگالی محاسبه می شود.

اما، هنگام محاسبه حجم گازها، نیازی به دانستن چگالی نیست. چرا؟

دانشمند ایتالیایی آووگادرو تعیین کرد که حجم مساوی از گازهای مختلف تحت شرایط یکسان (فشار، دما) دارای تعداد مولکول یکسانی است - این بیانیه قانون آووگادرو نامیده می شود.

آن ها اگر تحت شرایط مساوی V (H 2) = V (O 2)، سپس n (H 2) = n (O 2)، و بالعکس، اگر در شرایط مساوی n (H 2) = n (O 2) حجم این گازها یکسان خواهد بود. و یک مول از یک ماده همیشه دارای همان تعداد مولکول 6.02 * 10 23 است.

نتیجه می گیریم - در شرایط یکسان، مول گازها باید حجم یکسانی را اشغال کنند.

در شرایط عادی (t = 0، P = 101.3 کیلو پاسکال یا 760 میلی‌متر جیوه)، مول‌های هر گاز همان حجم را اشغال می‌کنند. به این حجم مولار می گویند.

V m = 22.4 لیتر در مول

1 kmol دارای حجم -22.4 m 3 / kmol، 1 mmol دارای حجم -22.4 ml / mmol است.

مثال 1.(حل شده روی تخته):

مثال 2.(می توانید دانش آموزان را برای حل دعوت کنید):

از دانش آموزان دعوت کنید تا جدول را کامل کنند.