Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 47 стр.

UptoLike

Рубрика: 

47
то становится понятной разница в двух способах определения количества
вещества. Действительно, пока имеем дело с одним веществом , «коэффици-
ент пропорциональности» 1/М есть величина постоянная , и количество ве-
щества в молях (n) пропорционально его массе (m), т.е. оба способа дают
одинаковые результаты . Для различных веществ коэффициент 1/М пере-
менный (молярная масса для различных веществ различна), а потому и два
способа определения количества вещества дают разные результаты .
8. Закон Авогадро и следствия из него
Как уже обсуждалось выше, закон Авогадро первоначально был пред-
ложен лишь в качестве гипотезы для объяснения закона объемных отноше-
ний Гей - Люссака. Но с течением времени он приобрел в химии самостоя-
тельное значение и превратился в один из основных ее законов. Поэтому
еще раз приведем его формулировку:
В равных объемах различных газов (при одинаковых внешних ус-
ловиях) содержится равное число молекул.
Упоминание о двухатомности молекул простых газов в настоящее вре-
мя уже можно опустить как очевидное.
Из закона Авогадро вытекают два важных следствия .
8.1. Молярный объем газа
Во-первых, по определению моля, 1 моль любого вещества содержит
одинаковое число частиц . А во- вторых, из закона Авогадро следует, что
одинаковое число частиц любого газа занимает одинаковый объем (при
одинаковых условиях). Следовательно, один моль любого газа должен за-
нимать одинаковый объем (естественно, при одинаковых условиях).
11
Это и
есть так называемый молярный объем газа V
m
, который по смыслу имеет
размерность л/ моль.
В отличие от того, как это излагается в школе (1 л водорода весит
столько-то, а 1 л кислорода столько-то, а вот 2 г Н
2
или 32 г О
2
занимают
...), в действительности молярный объем газа можно рассчитать, пользуясь
известным уравнением Менделеева Клапейрона (не Клайперона, как часто
пишут школьники!):
RT
M
m
PV = (6)
или PV = nRT (6-а)
Здесь V объем некоторого газа, P и T давление и температура, при
которых этот газ находится , m масса газа, M его молярная масса , n ко-
личество газа в молях. Постоянная R , как известно, называется универсаль-
ной газовой постоянной. Ее численное значение зависит от единиц , кото-
рыми измеряется давление и объем . Если пользоваться СИ , где давление
измеряется в паскалях (Па), а объем в кубических метрах (м
3
), то R =8,31
Дж/моль К . Если, например , давление измерять в атмосферах
11
В логике высказываний существует положение, что если для некоторого утверждения используются
два исходных положения одно общего характера, а другое частного, то общий вывод имеет лишь
частный характер . Здесь имеем : моль для любого вещества, закон Авогадро только для газов , по-
этому общий вывод только для газов.
                                                     47

то становится п онятной р азница в двух сп особах оп р еделения к оличества
вещ ества. Д ействительно, п ок аим еем дело содним вещ еством , «к оэф ф ици-
ент п р оп ор циональности» 1/М есть величина п остоянная, и к оличество ве-
щ ества в м олях (n) п р оп ор ционально его м ассе (m), т.е. оба сп особа даю т
одинак овые р езультаты. Д ля р аз личных вещ еств к оэф ф ициент 1/М п ер е-
м енный (м оляр ная м ассадля р азличных вещ еств р азлична), а п отом у идва
сп особаоп р еделения к оличествавещ ествадаю тр азныер ез ультаты.
                      8. Закон А вог адро и следствия из н ег о
       К ак уж е обсуж далось выш е, зак он А вогадр о п ер воначально был п р ед-
лож ен лиш ь в к ачестве гип отез ы для объяснения зак онаобъем ных отнош е-
ний Гей-Л ю ссак а. Н о с течением вр ем ени он п р иобр ел в хим ии сам остоя-
тельное значение и п р евр атился в один из основных ее зак онов. П оэтом у
ещ ер аз п р иведем егоф ор м улир овк у:
       В равн ы х объ емах различн ы х г азов (при один аковы хвн ешн их ус-
ловиях) содерж ится равн оечисло молекул.
       У п ом инание о двухатом ностим олек ул п р остых газ ов в настоящ ее вр е-
м я уж ем ож нооп уститьк ак очевидное.
       И з зак онаА вогадр овытек аю тдваваж ных следствия.
       8.1. М оляр ный объем газ а
       В о-п ер вых, п о оп р еделению м оля, 1 м оль лю б о го ве щ е с т ва содер ж ит
одинак овое число частиц. А во-втор ых, из з ак она А вогадр о следует, что
одинак овое число частиц лю б о го газа заним ает одинак овый объем (п р и
одинак овых условиях). Следовательно, один м оль лю б о го газа долж ен за-
ним атьодинак овый объем (естественно, п р иодинак овых условиях).11 Э тои
есть так называем ый м о ля рный о б ъе м газа Vm, к отор ый п о см ыслу им еет
р азм ер ностьл/м оль.
       В отличие от того, к ак это излагается в ш к оле (1 л водор ода весит
стольк о-то, а1 л к ислор ода– стольк о-то, авот 2 г Н 2 или32 г О 2 заним аю т
...), в действительности м оляр ный объем газ ам ож но р ассчитать, п ольз уясь
из вестным ур авнением М енделеева– К лап ейр она(неК лайп ер она, к ак часто
п иш утш к ольник и!):
                                            m
                                      PV =    RT                                     (6)
                                           M
                                     илиPV = nRT                                   (6-а)
       Здесь V – объем нек отор ого газа, P иT – давление итем п ер атур а, п р и
к отор ых этот газ находится, m – м ассагаза, M – его м оляр ная м асса, n – к о-
личество газа в м олях. П остоянная R, к ак известно, называется униве рс аль-
но й газо во й по с т о я нно й . Е е численное значение зависит от единиц, к ото-
р ым и изм ер яется давление и объем . Е сли п ользоваться СИ , где давление
из м ер яется в п аск алях (П а), а объем в к убическ их м етр ах (м 3 ), то R=8,31
Д ж /м оль⋅К . Е сли, нап р им ер , давление из м ер ять в атм осф ер ах

11
  В логик евыск аз ываний сущ ествуетп олож ение, чтоеслидля нек отор огоутвер ж дения исп ольз ую тся
два исходных п олож ения – одно общ его хар ак тер а, а др угое – частного, то общ ий вывод им еетлиш ь
частный хар ак тер . Здесь им еем : м оль – для лю бого вещ ества, з ак он А вогадр о – тольк о для газ ов, п о-
этом у общ ий вывод–тольк одля газ ов.