Kjemi

Molært volumkonsept og formel, beregning og eksempler

Molært volumkonsept og formel, beregning og eksempler

Han molært volum Det er en intensiv egenskap som indikerer hvor mye plass en mol av en bestemmelse eller forbindelse okkuperer. Er representert med symbol Vm, og kommer til uttrykk i DM -enheter3/mol for gasser, og CM3/mol for væsker og faste stoffer, fordi sistnevnte er mer innesperret av deres største intermolekylære krefter.

Denne egenskapen er tilbakevendende når du studerer termodynamiske systemer som involverer gasser; Siden, for væsker og faste stoffer, skal ligningene bestemme Vm De blir mer kompliserte og unøyaktige. Derfor, med hensyn til grunnleggende kurs, er molarvolum alltid assosiert med ideelle gassteori.

Volumet av et etylenmolekyl er overfladisk begrenset av den grønne ellipsoiden og antall avogadro ganger dette beløpet. Kilde: Gabriel Bolívar.

Dette skyldes at for de ideelle eller perfekte gassene er de strukturelle aspektene uten betydning; Alle partiklene blir visualisert som kuler som kolliderer elastisk med hverandre og oppfører seg på samme måte uavhengig av hva massene eller egenskapene deres er.

Dermed vil en mol av all ideell gass okkupere, ved visse trykk og temperaturer, samme volum Vm. Det sies at henholdsvis en mol av en ideell gass vil okkupere et volum på 22,4 liter under normale forhold med P og T, 1 atm og 0 ºC. Denne verdien er nyttig og omtrentlig selv når reelle gasser blir evaluert.

[TOC]

Konsept og formel

For gasser

Den umiddelbare formelen for å beregne det molære volumet til en art er:

Vm = V/n

Hvor v er volumet den okkuperer, og n Mengden av arten i føflekker. Problemet er at Vm Det avhenger av trykket og temperaturen som molekyler opplever, og et matematisk uttrykk er ønsket å ta hensyn til disse variablene.

Kan tjene deg: Moleality

Etylenet i bildet, h2C = Ch2, Det har et molekylært volum assosiert og begrenset av en grønn ellipsoid. Dette h2C = Ch2 Det kan rotere på flere måter, som er som om den beveget seg i rommet sa ellipsoid for å visualisere hvor mye volum det ville okkupere (tydeligvis foraktelig).

Imidlertid, hvis volumet av så grønn ellipsoid multipliserer vi det med nTIL, Avogadro -nummeret vil da ha en mol etylenmolekyler; en mol ellipsoid som samhandler med hverandre. Ved en høyere temperatur vil molekylene skille seg fra hverandre; Mens de har større press, vil de trekke seg sammen og redusere volumet.

Derfor vm er avhengig av p og t. Etylen er flat geometri, så det kan ikke tenkes at det er vm Vær nøyaktig og nøyaktig det samme som metan, cho4, av tetrahedral geometri og i stand til å bli representert med en sfære og ikke en ellipsoid.

For væsker og faste stoffer

Molekylene eller atomer med væsker og faste stoffer har også sine egne Vm, som kan være relatert til din tetthet:

Vm = m/(d · n)

Temperaturen påvirker det molære volumet mer for væsker og faste stoffer enn trykket, så lenge sistnevnte ikke varierer kraftig eller ublu (i rekkefølgen av GPA). På samme måte, som nevnt med etylen, har geometrier og molekylære strukturer stor innflytelse på verdiene til Vm.

Under normale forhold observeres det imidlertid at tettheter for forskjellige væsker eller faste stoffer ikke varierer for mye i størrelsesorden; Det samme gjelder den molære volum. Legg merke til at den tetteste de er, jo nedre Vm.

Når det gjelder faste stoffer, avhenger dets molære volum også av dens krystallinske strukturer (volumet av enhetscellen).

Kan tjene deg: kaliumbiftalat: struktur, nomenklatur, bruk, risiko

Hvordan beregne molvolum?

I motsetning til væsker og faste stoffer, for ideelle gasser er det en ligning som lar deg beregne Vm Avhengig av P og T og dets endringer; Dette er, ideelle gasser:

P = nrt/v

Som er imøtekommende å uttrykke v/n:

V/n = RT/P

Vm = RT/P

Hvis vi bruker gasskonstanten r = 0,082 l · atm · k-1· Mol-1, Da må temperaturene uttrykkes i Kelvin (k), og trykket i atmosfærer. Merk at det er observert her hvorfor vm Det er en intensiv eiendom: T og P har ingenting med gassen å gjøre.

Disse beregningene er bare gyldige i forhold der gasser oppfører seg tett til idealitet. Verdiene oppnådd gjennom eksperimentering har imidlertid en liten margin i forhold til teoretikere.

Eksempler på molar volum

Eksempel 1

Du har en gass og hvis tetthet er 8,5 · 10-4 g/cm3. Hvis du har 16 gram som tilsvarer 0,92 mol Y, beregner du molvolumet.

Fra tetthetsformelen kan vi beregne hvilket volum og okkupere slike 16 gram:

V = 16 g/ (8,5 · 10-4 g/cm3)

= 18.823,52 cm3 eller 18,82 l

Så vm Det beregnes direkte ved å dele dette volumet mellom mengden mol som er gitt:

Vm = 18,82 l/0,92 mol

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

Oppgave 2

I forrige eksempel på og ble ikke spesifisert på noe tidspunkt hva temperaturen opplevde av partiklene av nevnte gass. Forutsatt at det fungerte med og ved atmosfæretrykk, beregner du temperaturen som er nødvendig for å komprimere den til det bestemte molvolumet.

Kan tjene deg: emballasjefaktor

Utøvelseserklæringen er lengre enn oppløsningen. Vi henvender oss til ligningen:

Vm = RT/P

Men vi fjerner T, og vet at atmosfæretrykk er 1 atm, vi løser:

T = vmP/r

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

= 249.39 k

Det vil si en mol og vil okkupere 20,45 liter ved en temperatur nær -23,76 ºC.

Øvelse 3

Etter resultatene ovenfor, bestemme Vm ved 0 ºC, 25 ° C og ved absolutt null ved atmosfæretrykk.

Transformer temperaturene til Kelvin, har vi først 273,17 K, 298,15 K og 0 K. Vi løser direkte ved å erstatte for første og andre temperatur:

Vm = 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 (25 ºC)

Verdien av 22,4 liter ble nevnt i begynnelsen. Merk hvordan vm Øk med temperatur. Når du vil gjøre den samme beregningen med absolutt null, snubler vi over den tredje loven om termodynamikk:

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

= 0 l/mol (-273,15 ºC)

Gassen og kan ikke ha et ikke -eksisterende molvolum; Det betyr at det har blitt en væske og den forrige ligningen ikke lenger er gyldig.

På den annen side umuligheten av å beregne Vm I absolutte null adlyder den tredje loven om termodynamikk, som sier at det er umulig å avkjøle noe stoff ved temperaturen på absolutt null.

Referanser

  1. Iran. Levine. (2014). Prinsipper for fysikjemi. Sjette utgave. Mc Graw Hill.
  2. Glasstone. (1970). Fysisk kjemisk traktat. Andre utgave. Aguilar.
  3. Wikipedia. (2019). Molært volum. Hentet fra: i.Wikipedia.org
  4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (8. august 2019). Molar volumdefinisjon i kjemi. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
  5. Byju's. (2019). Molar volumformel. Gjenopprettet fra: Byjus.com
  6. González Mónica. (28. oktober 2010). Molært volum. Gjenopprettet fra: Kjemi.Laguia2000.com