Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 50 стр.

UptoLike

Рубрика: 

50
плотность жидкой воды обычно принимается равной 1г/см
3
или 1г/мл (и
практически не зависит от температуры), то совершенно очевидно, что 18 г
жидкой воды занимают объем ровно 18 мл. Это и есть мольный объем воды
18 см
3
/ моль или 18 мл/моль. Рассуждения здесь элементарны «на уровне
пропорций». В самом деле, по определению плотности , имеем первую
строчку в пропорции:
1 г Н
2
О занимает объем 1 см
3
(1 мл)
А нам надо узнать, какой объем занимают 18 г воды это вторая строчка
пропорции:
18 г Н
2
О ----------------- Х мл
Отсюда и получаем «после несложных расчетов» : Х = 18 мл
Как известно, плотность вещества это отношение его массы к объему,
который оно занимает:
.
см,V
г ,m
см/г,d
3
3
= (10)
Но плотность можно определить также и как отношение мольной массы
к мольному объему:
моль/см,V
моль/г,М
см/г,d
m
3
3
=
(10-а)
Таким образом , мольный объем любого вещества равен отношению его
мольной массы к плотности:
.
см/г,d
моль/г,M
моль/см,V
m
3
3
=
(11)
Убедиться в справедливости этой формулы можно путем непосредственно-
го анализа размерностей (отношение размерностей величин в правой части
после сокращений дает размерность величины в левой части).
Итак , один моль воды занимает объем 18 мл почти полную пробирку
(объем обычной школьной пробирки составляет примерно 20 мл). И в этой
пробирке содержится 610
23
молекул воды, поскольку 18 мл (или 18 г) воды
это 1 моль. Если же это количество воды мысленно при нормальных усло -
виях перевести в пар , то объем водяного пара при этом и составит 22,4 л
(более 2-х ведер , если считать, что объем ведра обычно равен 10 л). Но в
этом огромном , по сравнению с исходным , объеме содержатся те же 610
23
молекул Н
2
О .
Именно поэтому, в частности, твердое и жидкое состояния вещества
противопоставляются газообразному (или парообразному) и объединяются
под общим названием конденсированное состояние . Дело в том , что в газах
расстояния между молекулами во много раз превышают их собственные
размеры, настолько, что собственными размерами молекул во многих случа-
ях можно пренебречь. В конденсированном же состоянии расстояния между
частицами имеют тот же порядок , что и их собственные размеры. Отсюда и
следует, например , крайне малая сжимаемость твердых тел и жидкостей , в
отличие от газов. Поэтому ни в коем случае нельзя переносить газовые зако-
ны на другие агрегатные состояния . В то же время общие положения (на-
                                         50

пло т но с т ь ж идк ой воды обычно п р иним ается р авной 1г/см 3 или 1г/м л (и
п р ак тическ инез ависит от тем п ер атур ы), то совер ш енно очевидно, что 18 г
ж идк ой воды заним аю тобъем р овно 18 м л. Э тоиестьм ольный объем воды
– 18 см 3/м оль или18 м л/м оль. Рассуж дения з десьэлем ентар ны – «наур овне
п р оп ор ций» . В сам ом деле, п о оп р еделению п лотности, им еем п ер вую
стр очк у в п р оп ор ции:
       1 г Н 2 О заним аетобъем 1 см 3 (1 м л)
А нам надо уз нать, к ак ой объем з аним аю т 18 г воды – это втор ая стр очк а
п р оп ор ции:
       18 г Н 2 О ----------------- Х м л
       О тсю даип олучаем «п осленеслож ных р асчетов» : Х = 18 м л
       К ак известно, п лотностьвещ ества– этоотнош ениеегом ассы к объем у,
к отор ый онозаним ает:
                                                         m,г
                                         d , г / см 3 =           .               (10)
                                                        V , см 3
       Н оп лотностьм ож нооп р еделитьтак ж еик ак отнош ением о льно й м ассы
к м о льно м уобъем у:
                                                        М , г / м о ль
                                       d ,г / с м 3 =                           (10-а)
                                                      Vm , с м 3 / м о ль
       Т ак им обр аз ом , м ольный объем лю боговещ ествар авен отнош ению его
м ольной м ассы к п лотности:
                                                       M , г / м о ль
                                Vm , с м 3 / м о ль =                  .          (11)
                                                        d ,г / с м 3
У бедиться в сп р аведливостиэтой ф ор м улы м ож но п утем неп оср едственно-
го анализа р азм ер ностей (отнош ение р азм ер ностей величин в п р авой части
п ослесок р ащ ений даетр аз м ер ностьвеличины в левой части).
       И так , один м оль воды заним аетобъем 18 м л– п очтип олную п р обир к у
(объем обычной ш к ольной п р обир к исоставляет п р им ер но 20 м л). И в этой
п р обир к е содер ж ится 6⋅1023 м олек ул воды, п оск ольк у 18 м л (или18 г) воды
– это 1 м оль. Е слиж еэто к оличество воды м ысленно прино рм альных ус ло -
вия х п ер евести в п ар , то объем во д я но го пара п р и этом исоставит 22,4 л
(более 2-х ведер , если считать, что объем ведр а обычно р авен 10 л). Н о в
этом огр ом ном , п о ср авнению с исходным , объем е содер ж атся те ж е 6⋅1023
м олек улН 2О .
       И м енно п оэтом у, в частности, твер дое и ж идк ое состояния вещ ества
п р отивоп оставляю тся газообр аз ном у (или п ар ообр азном у) и объединяю тся
п од общ им названием ко нд е нс иро ванно е с о с т о я ние . Д елов том , чтов газах
р асстояния м еж ду м олек улам и во м ного р аз п р евыш аю т их собственные
р азм ер ы, настольк о, что собственным ир аз м ер ам им олек улво м ногих случа-
ях м ож но п р енебр ечь. В к онденсир ованном ж есостояниир асстояния м еж ду
частицам иим ею т тотж еп ор ядок , чтоиих собственныер аз м ер ы. О тсю даи
следует, нап р им ер , к р айне м алая сж им аем ость твер дых тел и ж идк остей, в
отличиеотгаз ов. П оэтом у нив к оем случаенельзя п ер еноситьгазовыез ак о-
ны на др угие агр егатные состояния. В то ж е вр ем я общ ие п олож ения (на-