Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 41 стр.

UptoLike

Рубрика: 

41
Существует хорошо известное положение: чем крупнее единица какой - либо
величины, тем меньше численное значение самой величины . Например , ес-
ли Ваш рост в метрах составляет 1,76, то в дециметрах (в 10 раз меньшая
единица) он будет 17,6 (в 10 раз больше). Это простое положение многие
забывают, когда речь идет о более сложных или менее знакомых величинах .
Различие между химической и физической шкалами атомных масс, ка-
залось бы, весьма незначительно. Но, во- первых, современные методы опре-
деления атомных масс элементов допускают очень высокую точность, и это
различие уже существенно (например , согласно современным данным ,
атомная масса фтора равна А
r
(F)=18,998403). А во- вторых, что более важно,
из этого незначительного различия вытекают существенные расхождения в
значениях многих фундаментальных констант, используемых и физиками, и
химиками. Для примера приведем некоторые широко известные константы .
Постоянная Авогадро (число частиц в моле вещества):
N
A
(ф .ш.) = 6,0248610
23
моль
1
N
A
( х . ш .) = 6,0232210
23
моль
1
Молярный объем газа при нормальных условиях:
V
0
(ф.ш.) = 22,4201 л/моль
V
0
( х . ш .) = 22,4139 л/моль
Постоянная Фарадея (заряд 1 моля электронов):
F = eN
A
(ф .ш.) = 96521,9 ± 1,1 Кл/моль
F = eN
A
(х.ш.) = 96495,5 ± 1,1 Кл/моль
Как видно, различия здесь весьма значительны . Между прочим , не слу-
чайно приближенные значения постоянной Авогадро и нормального моляр -
ного объема газов ограничиваются цифрами 6,02 и 22,4, так как уже в сле-
дующих цифрах наблюдаются расхождения . Отметим , что различие в зна-
чениях V
0
по двум шкалам составляет около 6 мл, а различие между значе-
ниями F составляет около 27 Кл, т.е. ток в 1 ампер нужно пропускать 27 се-
кунд почти полминуты !
Существование двух кислородных шкал атомных масс сильно затрудня-
ло «общение» физиков и химиков. Из создавшегося положения в принципе
возможны были два выхода либо оставить какую - то одну шкалу, «отме-
нив» другую (но тогда либо физикам , либо химикам надо пересматривать
всю систему численных значений ), либо ввести новую единую шкалу атом -
ных масс .
В 1960 г. на съезде Международного союза по чистой и прикладной
химии ИЮПАК (IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry)
было принято решение о введении новой углеродной шкалы атомных масс.
В 1961 г. на Международном съезде физиков было принято такое же реше-
ние.
Было учтено, что природный углерод представлен тремя изотопами:
12
С,
13
С и
14
С. За основу шкалы был принят наиболее распространенный
изотоп
12
С. Было объявлено, что его атомная масса считается равной
точно 12:
                                        41

Сущ ествуетхор ош оиз вестноеп олож ение: чем к р уп нееединицак ак ой-либо
величины, тем м еньш е численноез начение сам ой величины. Н ап р им ер , ес-
ли В аш р ост в м етр ах составляет 1,76, то в децим етр ах (в 10 р аз м еньш ая
единица) он будет 17,6 (в 10 р аз больш е). Э то п р остое п олож ение м ногие
з абываю т, к огдар ечьидетоболееслож ных илим енеезнак ом ых величинах.
       Раз личие м еж ду хим ическ ой иф из ическ ой ш к алам иатом ных м асс, к а-
з алосьбы, весьм анез начительно. Н о, во-п ер вых, совр ем енныем етоды оп р е-
деления атом ных м ассэлем ентов доп уск аю точеньвысок ую точность, иэто
р азличие уж е сущ ественно (нап р им ер , согласно совр ем енным данным ,
атом ная м ассаф тор ар авнаА r(F)=18,998403). А во-втор ых, что более важ но,
из этого незначительного р азличия вытек аю т сущ ественные р асхож дения в
з начениях м ногих ф ундам ентальных к онстант, исп ользуем ых иф изик ам и, и
хим ик ам и. Д ля п р им ер ап р иведем нек отор ыеш ир ок оиз вестныек онстанты.
П остоянная А вогадр о(числочастиц в м олевещ ества):
       NA(ф.ш.) = 6,02486⋅1023 м оль–1
       NA(х.ш.) = 6,02322⋅1023 м оль–1
М оляр ный объем газап р инор м альных условиях:
       V0(ф.ш.) = 22,4201 л/м оль
       V0(х.ш.) = 22,4139 л/м оль
П остоянная Ф ар адея (з ар яд 1 м оля элек тр онов):
       F = e⋅NA (ф.ш.) = 96521,9 ± 1,1 К л/м оль
       F = e⋅NA (х.ш.) = 96495,5 ± 1,1 К л/м оль
       К ак видно, р азличия здесьвесьм аз начительны. М еж ду п р очим , неслу-
чайно п р иближ енные значения п остоянной А вогадр о инор м ального м оляр -
ного объем а газ ов огр аничиваю тся циф р ам и6,02 и22,4, так к ак уж е в сле-
дую щ их циф р ах наблю даю тся р асхож дения. О тм етим , что р азличие в зна-
чениях V0 п о двум ш к алам составляет ок оло 6 м л, а р аз личие м еж ду з наче-
ниям иF составляеток оло 27 К л, т.е. ток в 1 ам п ер нуж но п р оп уск ать27 се-
к унд –п очтип олм инуты!
       Сущ ествованиедвух к ислор одных ш к ал атом ных м асссильнозатр удня-
ло «общ ение» ф из ик ов ихим ик ов. И з создавш егося п олож ения в п р инцип е
возм ож ны были два выхода – либо оставить к ак ую -то одну ш к алу, «отм е-
нив» др угую (но тогда либо ф изик ам , либо хим ик ам надо п ер есм атр ивать
всю систем у численных значений), либо ввестиновую единую ш к алу атом -
ных м асс.
       В 1960 г. на съез де М еж дунар одного сою за п о чистой и п р ик ладной
хим ииИ Ю П А К (IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry)
было п р инято р еш ение о введенииновой угле ро д но й шкалы атом ных м асс.
В 1961 г. наМ еж дунар одном съезде ф изик ов было п р инято так оеж е р еш е-
ние.
       Было учтено, что п р ир одный углер од п р едставлен тр ем я изотоп ам и:
12
   С, 13 С и 14 С. За основу ш к алы был п р инят наиболее р асп р остр аненный
из отоп – 12 С. Было объявлено, что его атом ная м асса с ч ит ае т с я равно й
т о ч но 12: