ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
49
тя единица объема «литр» не входит в СИ , но с учетом этого соотношения
она допускается к использованию наравне с единицами этой системы.
Именно в этом случае мы в результате расчетов по формуле (8) и получим ,
что молярный объем любого газа при нормальных условиях
V
0
=22,4 л/моль
Существование единого молярного объема для всех газов при одинако-
вых условиях – важное следствие из закона Авогадро. На этом основании
количество вещества для газов можно связать не только с массой [формула
(5)], но и с объемом :
моль/л,V
л ,V
моль,n
m
=
(9)
Это позволяет при расчетах количеств веществ на основании уравне-
ний реакций для газообразных участников пользоваться не только массами,
но и объемами. Цепочку эквивалентных соотношений между количеством
вещества, числом частиц и молярной массой для газов можно расширить:
n, моль ~ 6,02
.
10
23
моль
-1
~ M, г/моль
~ 22,4 л/моль
для всех веществ только для газов и только при н.у.
Последнее добавление, как видим , носит весьма ограниченный харак -
тер , в то время как первые три позиции в цепочке универсальны.
Отметим , что здесь кроются два довольно типичных заблуждения , не-
редко встречающихся у учащихся . Дело в том , что в школьной программе по
химии с именем Авогадро связаны две константы : постоянная Авогадро N
A
(число частиц в моле вещества) и молярный объем газа V
0
(22,4л/моль при
н.у.), являющийся следствием из закона Авогадро. Так вот, нередко либо
полагают, что обе эти константы применимы только для газов, либо, наобо-
рот, считают, что обе они применимы для любого агрегатного состояния . На
самом же деле их следует четко различать. Постоянная Авогадро N
A
=
6,02⋅10
23
моль
-1
справедлива для любого вещества в любом агрегатном со -
стоянии. Что касается численного значения мольного объема V
0
=22,4
л/моль, то оно справедливо только для газов и только при нормальных ус -
ловиях.
Вообще, понятие мольный объем (объем , занимаемый молем вещества)
применимо к любому твердому, жидкому или газообразному веществу. Но
только для газов эта величина одна и та же при одинаковых условиях, по-
скольку только для газов справедлив закон Авогадро. Для твердых и жидких
веществ величина мольного объема (см
3
/ моль или мл/моль) индивидуальна
и зависит от их плотности.
В самом деле, зададим , например , вопрос – чему равен мольный объем
жидкой воды? Такой вопрос обычно повергает школьников (а нередко – и
студентов) в «священный трепет» . Начинают вспоминать про 22,4 л, про за-
кон Авогадро, про N
A
и т.д. На самом же деле «задача» элементарна – надо
только хорошо понимать смысл понятий и определений . Ведь по смыслу
мольный объем – это объем , который занимает 1 моль вещества. Очевидно,
1 моль воды имеет массу 18 г/моль (молярная масса). Таким образом , вопрос
стоит так – какой объем занимают 18 г жидкой воды? Если вспомнить, что
49
тя единицаобъем а «литр » не входит в СИ , но сучетом этого соотнош ения
она доп уск ается к исп ользованию нар авне с единицам и этой систем ы.
И м енно в этом случае м ы в р ез ультате р асчетов п о ф ор м уле (8) ип олучим ,
чтом оляр ный объем лю богогаз ап р инор м альных условиях
V0 =22,4 л/м оль
Сущ ествование единогом оляр ногообъем адля всех газ ов п р иодинак о-
вых условиях – важ ное следствие из зак она А вогадр о. Н а этом основании
к оличество вещ ества для газов м ож но связать не тольк о см ассой [ф ор м ула
(5)], ноисобъем ом :
V ,л
n , м о ль = (9)
Vm , л / м о ль
Э то п озволяет п р и р асчетах к оличеств вещ еств на основании ур авне-
ний р еак ций для газообр азных участник ов п ользоваться не тольк о м ассам и,
но и объем ам и. Ц еп очк у эк вивалентных соотнош ений м еж ду к оличеством
вещ ества, числом частиц им оляр ной м ассой для газов м ож нор асш ир ить:
n, м о ль ~ 6,02.1023 м о ль-1 ~ M, г/м о ль ~ 22,4 л/м о ль
для всех вещ еств тольк одля газов итольк оп р ин.у.
П оследнее добавление, к ак видим , носит весьм а огр аниченный хар ак -
тер , в товр ем я к ак п ер выетр ип озициив цеп очк еунивер сальны.
О тм етим , что здесь к р ою тся два довольно тип ичных з аблуж дения, не-
р едк о встр ечаю щ ихся у учащ ихся. Д елов том , чтов ш к ольной п р огр ам м еп о
хим иис им енем А вогадр о связаны две к онстанты: п остоянная А вогадр о NA
(число частиц в м оле вещ ества) им оляр ный объем газа V0 (22,4л/м оль п р и
н.у.), являю щ ийся следствием из з ак она А вогадр о. Т ак вот, нер едк о либо
п олагаю т, что обеэтик онстанты п р им еним ы тольк о для газ ов, либо, наобо-
р от, считаю т, чтообеонип р им еним ы для лю богоагр егатногосостояния. Н а
сам ом ж е деле их следует четк о р азличать. П о с т о я нная Аво гад ро NA =
6,02⋅1023 м о ль-1 с праве д лива д ля лю б о го ве щ е с т ва в лю б о м агре гат но м с о -
с т о я нии. Ч т о кас ае т с я ч ис ле нно го знач е ния мо льно го о б ъе м а V0 =22,4
л/м о ль, т о о но с праве д ливо т о лько д ля газо в ит о лько прино рм альных ус -
ло вия х.
В ообщ е, п онятием о льный о б ъе м (объем , заним аем ый м олем вещ ества)
п р им еним о к лю бом у твер дом у, ж идк ом у или газ ообр азном у вещ еству. Н о
тольк о для газ ов эта величина одна ита ж е п р иодинак овых условиях, п о-
ск ольк у тольк о для газ ов сп р аведлив зак он А вогадр о. Д ля твер дых иж идк их
вещ еств величинам ольного объем а(см 3/м ольилим л/м оль) индивидуальна
изависитотих пло т но с т и.
В сам ом деле, зададим , нап р им ер , воп р ос– чем у р авен м ольный объем
ж идк ой воды? Т ак ой воп р особычно п овер гает ш к ольник ов (а нер едк о – и
студентов) в «свящ енный тр еп ет» . Н ачинаю твсп ом инатьп р о 22,4 л, п р о за-
к он А вогадр о, п р о NA ит.д. Н асам ом ж е деле «з адача» элем ентар на– надо
тольк о хор ош о п оним ать см ысл п онятий и оп р еделений. В едь п о см ыслу
м ольный объем – это объем , к отор ый заним ает1 м ольвещ ества. О чевидно,
1 м ольводы им еетм ассу 18 г/м оль(м оляр ная м асса). Т ак им обр аз ом , воп р ос
стоит так – к ак ой объем заним аю т 18 г ж идк ой воды? Е сливсп ом нить, что
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- …
- следующая ›
- последняя »
