Iz odredbi da jedan mol bilo koje supstance sadrži broj čestica ove supstance jednak Avogadrovom broju i da se jednak broj čestica različitih gasova pod istim fizičkim uslovima nalazi u jednakim zapreminama ovih gasova, sledi:

jednake količine bilo koje gasovite supstance pod istim fizičkim uslovima zauzimaju jednake zapremine

Na primjer, zapremina jednog mola bilo kojeg plina ima (at p, T = konst) istu vrijednost. Prema tome, jednadžba reakcije koja se odvija uz učešće gasova određuje ne samo odnos njihovih količina i masa, već i zapremine.

molarni volumen gasa (VM) je zapremina gasa koji sadrži 1 mol čestica ovog gasa
V M = V / n

Jedinica molarne zapremine gasa u SI je kubni metar po molu (m 3 / mol), ali češće koriste višestruke jedinice - litar (kubni decimetar) po molu (l / mol, dm 3 / mol) i mlilitar (kubni centimetar) po molu (cm 3 / mol).
U skladu sa definicijom molarne zapremine bilo kog gasa, odnos njegovog volumena V na količinu n biće isti pod uslovom da je idealan gas.

U normalnim uslovima (n.o.) - 101,3 kPa, 0 °C - molarni volumen idealnog gasa je

V M \u003d 2,241381 10 -2 m 3 / mol ≈ 22,4 l / mol

U hemijskim proračunima koristi se zaokružena vrijednost od 22,4 l/mol, jer se tačna vrijednost odnosi na idealan plin, a većina stvarnih plinova se razlikuje po svojstvima od njega. Realni gasovi sa veoma niskom ravnotežnom temperaturom kondenzacije (H 2, O 2, N 2) u normalnim uslovima imaju zapreminu skoro jednaku 22,4 l/mol, a gasovi koji kondenzuju na visokim temperaturama imaju nešto nižu molarnu zapreminu pri n. at . : za CO 2 - 22,26 l / mol, za NH 3 - 22,08 l / mol.

Poznavajući zapreminu određenog gasa pod datim uslovima, može se odrediti količina supstanci u ovoj zapremini, i obrnuto, po količini supstance u datom delu gasa, može se naći zapremina ovog dela:

n = V / V M ; V = V M * n

Molarna zapremina gasa na n.o. - osnovna fizička konstanta, koja se široko koristi u hemijskim proračunima. Omogućava vam da koristite zapreminu gasa umesto njegove mase, što je veoma korisno u analitičkoj hemiji (analizatori gasa zasnovani na zapremini) jer je lakše izmeriti zapreminu gasa nego njegovu masu.

Vrijednost molarne zapremine gasa na n.o. je koeficijent proporcionalnosti između Avogadrovih i Lošmitovih konstanti:

V M \u003d N A / N L = 6,022 10 23 (mol -1) / 2,24 10 4 (cm 3 / mol) = 2,69 10 19 (cm -3)

Koristeći vrijednosti molarne zapremine i molarne mase gasa, može se odrediti gustina gasa:

ρ = M / V M

U proračunima zasnovanim na zakonu ekvivalenata za plinovite tvari (reagense, produkte), umjesto ekvivalentne mase, pogodnije je koristiti ekvivalentnu zapreminu, što je omjer volumena dijela datog plina i ekvivalenta količina supstance u ovoj porciji:

V eq = V / n eq = V / zn = V M / z; (p, T = konst)

Jedinica ekvivalentne zapremine je ista kao jedinica molarne zapremine. Vrijednost ekvivalentne zapremine gasa je konstanta datog gasa samo u određenoj reakciji, jer zavisi od faktora ekvivalencije f eq.

Molarna zapremina gasa

Molarna zapremina gasa

Zapremina gasa u normalnim uslovima

Tema 1

LEKCIJA 7

Tema. Molarna zapremina gasova. Proračun zapremine gasa u normalnim uslovima

Ciljevi časa: upoznati učenike sa pojmom "molarni volumen"; otkriti značajke korištenja koncepta "molarnog volumena" za plinovite tvari; naučiti učenike da koriste stečeno znanje za izračunavanje zapremina gasova u normalnim uslovima.

Tip časa: kombinovani.

Oblici rada: priča nastavnika, vođena vježba.

Oprema: Periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, kartice sa zadacima, kocka zapremine 22,4 litara (sa stranicom 28,2 cm).

II. Provjera domaćih zadataka, ažuriranje osnovnih znanja

Učenici predaju svoje domaće zadatke na uvid.

1) Šta je "količina supstance"?

2) Jedinica mjere za količinu supstance.

3) Koliko čestica sadrži 1 mol supstance?

4) Kakav je odnos između količine supstance i agregatnog stanja u kojem se ta supstanca nalazi?

5) Koliko molekula vode sadrži 1 mol leda?

6) A u 1 mol tekuće vode?

7) U 1 mol vodene pare?

8) Koju će masu imati:

III. Učenje novog gradiva

Stvaranje i rješavanje problemske situacije Problematično pitanje. Koliki volumen će biti potreban:

Ne možemo odmah odgovoriti na ova pitanja, jer zapremina supstance zavisi od gustine supstance. A prema formuli V = m / ρ, volumen će biti drugačiji. 1 mol pare zauzima veću zapreminu od 1 mol vode ili leda.

Zato što je u tekućim i plinovitim tvarima razmak između molekula vode različit.

Mnogi naučnici su proučavali gasovite supstance. Značajan doprinos proučavanju ovog pitanja dali su francuski hemičar Joseph Louis Gay-Lussac i engleski fizičar Robert Boyle, koji su formulisali niz fizičkih zakona koji opisuju stanje gasova.

Znate li za ove obrasce?

Svi plinovi su jednako komprimirani, imaju isti koeficijent toplinske ekspanzije. Zapremine plinova ne ovise o veličini pojedinačnih molekula, već o udaljenosti između molekula. Udaljenosti između molekula zavise od brzine njihovog kretanja, energije i, shodno tome, temperature.

Na osnovu ovih zakona i svog istraživanja, italijanski naučnik Amedeo Avogadro formulisao je zakon:

Jednake zapremine različitih gasova sadrže isti broj molekula.

U normalnim uslovima, gasovite supstance imaju molekularnu strukturu. Molekuli plina su vrlo male u odnosu na udaljenost između njih. Dakle, zapremina gasa nije određena veličinom čestica (molekula), već razdaljinom između njih, koja je približno ista za bilo koji gas.

A. Avogadro je zaključio da ako uzmemo 1 mol, tj. 6,02 1023 molekula bilo kojeg plina, oni će zauzeti isti volumen. Ali u isto vrijeme, ovaj volumen se mjeri pod istim uslovima, odnosno na istoj temperaturi i pritisku.

Uslovi pod kojima se takvi proračuni provode nazivaju se normalnim uslovima.

Normalni uslovi (n.v.):

T= 273 K ili t=0 °S

P = 101,3 kPa ili P = 1 atm. = 760 mmHg Art.

Volumen 1 mol supstance naziva se molarni volumen (Vm). Za gasove u normalnim uslovima, to je 22,4 l/mol.

Demonstrirana kocka zapremine 22,4 litara.

Takva kocka sadrži 6,02-1023 molekula bilo kojeg plina, na primjer, kisik, vodonik, amonijak (NH 3), metan (CH4).

pod kojim uslovima?

Na temperaturi od 0°C i pritisku od 760 mm Hg. Art.

Iz Avogadrova zakona slijedi da

gdje je Vm = 22,4 l / mol bilo kojeg plina na n. in.

Dakle, znajući zapreminu gasa, možete izračunati količinu supstance i obrnuto.

IV. Formiranje vještina i sposobnosti

Vježbajte s primjerima

Izračunajte koliki će volumen zauzeti 3 mola kisika na n. in.

Izračunajte broj molekula ugljik(IV) oksida u zapremini od 44,8 litara (n.w.).

2) Izračunajte broj molekula CO 2 koristeći formule:

N (CO 2) = 2 mol 6,02 1023 molekula / mol = 12,04 1023 molekula.

Odgovor: 12.04 1023 molekula.

Izračunajte zapreminu dušika koju zauzima masa od 112 g (N.V.).

V (N 2) = 4 mol 22,4 l / mol \u003d 89,6 l.

V. Domaća zadaća

Proradite odgovarajući paragraf udžbenika, odgovorite na pitanja.

Kreativni zadatak (kućna vježba). Samostalno rješavanje zadataka 2, 4, 6 sa karte.

Kartica zadatka za lekciju 7

Izračunajte koliku će zapreminu uzeti 7 molova dušika N 2 (prema N.V.).

Izračunajte broj molekula vodonika zapremine 112 litara.

(Odgovor: 30,1 1023 molekula)

Izračunajte koliko vodonik sulfid zauzima masu od 340 g.

Zapremina gasa u normalnim uslovima

Molarna zapremina gasova. Proračun zapremine gasa u normalnim uslovima - KOLIČINA SUPSTANCE. PRORAČUN HEMIJSKIH FORMULA - SVI ČASOVI HEMIJE - 8. razred - Napomene - Lekcije hemije - Plan časa - Sažetak časa - Planovi lekcija - Izrada časa hemije - HEMIJA - Standardni i akademski nivo Školski plan i program - Svi časovi hemije za 1. 8. razred

gasni zakoni. Avogadrov zakon. Molarna zapremina gasa

Francuski naučnik J.L. Gay-Lussac je napravio zakon masovni odnosi:

Na primjer, 1 l hlora povezuje sa 1 l vodonika , formirajući 2 litre hlorovodonika ; 2 litre sumporovog oksida (IV) povezati se sa 1 litar kiseonika, formirajući 1 litar sumpor-oksida (VI).

Ovaj zakon je dopustio italijanskom naučniku A. Avogadro pretpostavimo da su molekuli jednostavnih plinova ( vodonik, kiseonik, azot, hlor itd. ) sastoji se od dva identična atoma . Kada se vodonik spoji s hlorom, njihovi molekuli se raspadaju na atome, a potonji formiraju molekule klorovodika. Ali pošto se dva molekula klorovodika formiraju od jednog molekula vodika i jednog molekula klora, volumen potonjeg mora biti jednak zbroju volumena početnih plinova.
Dakle, volumni omjeri se lako objašnjavaju ako pođemo od koncepta dvoatomske prirode molekula jednostavnih plinova ( H2, Cl2, O2, N2, itd. )- Ovo zauzvrat služi kao dokaz dijatomske prirode molekula ovih supstanci.
Proučavanje svojstava plinova omogućilo je A. Avogadru da izrazi hipotezu, koja je kasnije potvrđena eksperimentalnim podacima, te je stoga postala poznata kao Avogadrov zakon:

Iz Avogadrovog zakona slijedi jedan važan posljedica: pod istim uslovima, 1 mol bilo kog gasa zauzima istu zapreminu.

Ovaj volumen se može izračunati ako je poznata masa 1 l gas. U normalnim uslovima, (n.o.) tj. temperatura 273K (O°C) i pritisak 101 325 Pa (760 mmHg) , masa 1 litre vodonika je 0,09 g, njegova molarna masa je 1,008 2 = 2,016 g / mol. Tada je zapremina koju zauzima 1 mol vodonika u normalnim uslovima jednaka 22,4 l

Pod istim uslovima, masa 1l kiseonik 1.492g ; molar 32g/mol . Tada je zapremina kiseonika u (n.s.) takođe jednaka 22,4 mol.

Molarna zapremina gasa je odnos zapremine supstance i količine te supstance:

gdje V m - molarni volumen gasa (dimenzija l/mol ); V je zapremina supstance sistema; n je količina materije u sistemu. Primjer snimanja: V m gas (dobro.) \u003d 22,4 l / mol.

Na osnovu Avogadrova zakona određuju se molarne mase gasovitih supstanci. Što je veća masa molekula gasa, veća je i masa iste zapremine gasa. Jednake zapremine gasova pod istim uslovima sadrže isti broj molekula, a time i molova gasova. Odnos masa jednakih zapremina gasova jednak je odnosu njihovih molarnih masa:

gdje m 1 - masa određene zapremine prvog gasa; m 2 - masa iste zapremine drugog gasa; M 1 I M 2 - molarne mase prvog i drugog gasa.

Obično se gustina gasa određuje u odnosu na najlakši gas - vodonik (označen D H2 ). Molarna masa vodonika je 2g/mol . Dakle, dobijamo.

Molekularna težina tvari u plinovitom stanju jednaka je dvostrukoj gustini vodonika.

Gustina gasa se često određuje u odnosu na vazduh. (D B ) . Iako je zrak mješavina plinova, još uvijek govore o njegovoj prosječnoj molarnoj masi. To je jednako 29 g/mol. U ovom slučaju, molarna masa je data sa M = 29D B .

Određivanje molekulskih težina pokazalo je da se molekuli jednostavnih plinova sastoje od dva atoma (H2, F2, Cl2, O2 N2) , a molekule inertnih plinova - iz jednog atoma (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Za plemenite gasove, "molekula" i "atom" su ekvivalentni.

Boyleov zakon - Mariotte: pri konstantnoj temperaturi, zapremina date količine gasa je obrnuto proporcionalna pritisku pod kojim se nalazi.Odavde pV = konst ,
gdje R - pritisak, V - zapremina gasa.

Gay-Lussacov zakon: pri konstantnom pritisku i promena zapremine gasa je direktno proporcionalna temperaturi, tj.
V/T = konst
gdje T - temperatura na skali TO (kelvin)

Kombinovani gasni zakon Boylea - Mariotte i Gay-Lussac:
pV/T = konst.
Ova formula se obično koristi za izračunavanje zapremine gasa pod datim uslovima, ako je njegova zapremina poznata pod drugim uslovima. Ako se napravi prijelaz iz normalnih uvjeta (ili u normalne uvjete), onda se ova formula piše na sljedeći način:
pV/T = p V /T ,
gdje R ,V ,T -pritisak, zapremina gasa i temperatura u normalnim uslovima ( R = 101 325 Pa , T = 273 K V \u003d 22,4 l / mol) .

Ako su poznata masa i količina gasa, ali je potrebno izračunati njegovu zapreminu, ili obrnuto, upotrebite Mendeljejev-Claiperonova jednadžba:

gdje n - količina gasovite supstance, mol; m - masa, g; M je molarna masa gasa, g/yol ; R je univerzalna plinska konstanta. R \u003d 8,31 J / (mol * K)

Zakoni o gasu

gasni zakoni. Avogadrov zakon. Molarna zapremina gasa Francuski naučnik J.L. Gay-Lussac je uspostavio zakon volumetrijskih odnosa: na primjer, 1 litar hlora se kombinuje sa 1 litrom vodonika da formira 2

Gdje je m masa, M je molarna masa, V je zapremina.

4. Avogadrov zakon. Osnovao ga je italijanski fizičar Avogadro 1811. Iste zapremine svih gasova, uzetih na istoj temperaturi i istom pritisku, sadrže isti broj molekula.

Dakle, koncept količine supstance može se formulisati: 1 mol supstance sadrži broj čestica jednak 6,02 * 10 23 (naziva se Avogadrova konstanta)

Posljedica ovog zakona je to 1 mol bilo kojeg plina zauzima u normalnim uvjetima (P 0 = 101,3 kPa i T 0 = 298 K) zapreminu jednaku 22,4 litara.

5. Boyle-Mariotteov zakon

Pri konstantnoj temperaturi, zapremina date količine gasa je obrnuto proporcionalna pritisku pod kojim se nalazi:

6. Gay-Lussacov zakon

Pri konstantnom pritisku, promena zapremine gasa je direktno proporcionalna temperaturi:

V/T = konst.

7. Odnos između zapremine gasa, pritiska i temperature može se izraziti kombinovani zakon Boyle-Mariotte i Gay-Lussac, koji se koristi za dovođenje zapremine gasa iz jednog stanja u drugo:

P 0 , V 0 ,T 0 - zapreminski pritisak i temperatura u normalnim uslovima: P 0 =760 mm Hg. Art. ili 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Nezavisna procjena vrijednosti molekula mase M može se izvršiti korištenjem tzv jednadžbe stanja za idealni gas ili Clapeyron-Mendeleev jednadžbe :

pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)

gdje R - pritisak gasa u zatvorenom sistemu, V- volumen sistema, T - masa gasa T - apsolutna temperatura, R- univerzalna gasna konstanta.

Imajte na umu da vrijednost konstante R može se dobiti zamjenom vrijednosti koje karakteriziraju jedan mol plina na N.C. u jednačinu (1.1):

r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273K) \u003d 8,31J / mol.K)

Primjeri rješavanja problema

Primjer 1 Dovođenje zapremine gasa u normalne uslove.

Koju zapreminu (n.o.) će zauzeti 0,4×10 -3 m 3 gasa na 50 0 C i pritisku od 0,954×10 5 Pa?

Rješenje. Da biste doveli zapreminu gasa u normalne uslove, koristite opštu formulu koja kombinuje zakone Boyle-Mariottea i Gay-Lussaca:

pV/T = p 0 V 0 /T 0 .

Zapremina gasa (n.o.) je , gdje je T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 = 0,32 × 10 -3 m 3.

Kada (n.o.) gas zauzima zapreminu jednaku 0,32×10 -3 m 3 .

Primjer 2 Izračunavanje relativne gustine gasa iz njegove molekularne težine.

Izračunajte gustinu etana C 2 H 6 iz vodonika i zraka.

Rješenje. Iz Avogadrovog zakona slijedi da je relativna gustina jednog plina u odnosu na drugi jednak omjeru molekulskih masa ( M h) ovih gasova, tj. D=M 1 /M 2. Ako M 1 S2N6 = 30, M 2 H2 = 2, prosječna molekulska težina zraka je 29, tada je relativna gustina etana u odnosu na vodonik D H2 = 30/2 =15.

Relativna gustina etana u vazduhu: D vazduh= 30/29 = 1,03, tj. etan je 15 puta teži od vodonika i 1,03 puta teži od vazduha.

Primjer 3 Određivanje prosječne molekulske mase mješavine plinova relativnom gustinom.

Izračunajte prosječnu molekularnu težinu mješavine plinova koja se sastoji od 80% metana i 20% kisika (po volumenu) koristeći vrijednosti relativne gustoće ovih plinova u odnosu na vodik.

Rješenje.Često se proračuni rade prema pravilu miješanja, a to je da je omjer volumena plinova u dvokomponentnoj mješavini plinova obrnuto proporcionalan razlikama između gustine mješavine i gustoće plinova koji čine ovu mješavinu. . Označimo relativnu gustinu gasne mešavine u odnosu na vodonik D H2. bit će veća od gustine metana, ali manja od gustine kiseonika:

80D H2 - 640 = 320 - 20 D H2; D H2 = 9,6.

Gustina vodonika ove mješavine plinova je 9,6. prosječna molekulska težina mješavine plina M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Primjer 4 Proračun molarne mase gasa.

Masa 0,327 × 10 -3 m 3 gasa na 13 0 C i pritisku od 1,040 × 10 5 Pa je 0,828 × 10 -3 kg. Izračunajte molarnu masu gasa.

Rješenje. Molarnu masu gasa možete izračunati koristeći Mendelejev-Klapejronovu jednadžbu:

gdje m je masa gasa; M je molarna masa gasa; R- molarna (univerzalna) plinska konstanta, čija je vrijednost određena prihvaćenim mjernim jedinicama.

Ako se pritisak mjeri u Pa, a zapremina u m 3, onda R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Uz masu i zapreminu u kemijskim proračunima često se koristi količina tvari, koja je proporcionalna broju strukturnih jedinica sadržanih u tvari. U ovom slučaju, u svakom slučaju, mora biti naznačeno na koje se strukturne jedinice (molekule, atomi, joni, itd.) misli. Jedinica za količinu supstance je mol.

Mol je količina tvari koja sadrži onoliko molekula, atoma, iona, elektrona ili drugih strukturnih jedinica koliko ima atoma u 12 g izotopa ugljika 12C.

Broj strukturnih jedinica sadržanih u 1 molu supstance (Avogadrova konstanta) određuje se sa velikom tačnošću; u praktičnim proračunima uzima se jednakim 6,02 1024 mol -1.

Lako je pokazati da je masa 1 mola supstance (molarna masa), izražena u gramima, numerički jednaka relativnoj molekulskoj težini ove supstance.

Dakle, relativna molekulska težina (ili skraćeno molekulska težina) slobodnog hlora C1r iznosi 70,90. Dakle, molarna masa molekularnog hlora iznosi 70,90 g/mol. Međutim, molarna masa atoma hlora je upola manja (45,45 g/mol), budući da 1 mol molekula Cl hlora sadrži 2 mola atoma hlora.

Prema Avogadrovom zakonu, jednake količine bilo kojeg plina uzetih na istoj temperaturi i istom tlaku sadrže isti broj molekula. Drugim riječima, isti broj molekula bilo kojeg plina zauzima isti volumen pod istim uvjetima. Međutim, 1 mol bilo kojeg plina sadrži isti broj molekula. Dakle, pod istim uslovima, 1 mol bilo kog gasa zauzima isti volumen. Ova zapremina se naziva molarna zapremina gasa i u normalnim uslovima (0°C, pritisak 101, 425 kPa) iznosi 22,4 litara.

Na primjer, izjava "sadržaj ugljičnog dioksida u zraku je 0,04% (vol.)" znači da će pri parcijalnom tlaku od CO 2 koji je jednak tlaku zraka i na istoj temperaturi, ugljični dioksid sadržan u zraku zauzimaju 0,04% ukupne zapremine koju zauzima vazduh.

Kontrolni zadatak

1. Uporedite brojeve molekula sadržanih u 1 g NH 4 i 1 g N 2. U kom slučaju i koliko puta je broj molekula veći?

2. Izrazite u gramima masu jednog molekula sumpordioksida.

4. Koliko molekula sadrži 5,00 ml hlora u normalnim uslovima?

4. Koju zapreminu u normalnim uslovima zauzima 27 10 21 molekul gasa?

5. Izraziti u gramima masu jedne molekule NO 2 -

6. Koliki je omjer zapremina koje zauzima 1 mol O 2 i 1 mol Oz (uslovi su isti)?

7. Pod istim uslovima uzimaju se jednake mase kiseonika, vodonika i metana. Nađite omjer volumena uzetih plinova.

8. Na pitanje koliko će zapremine zauzeti 1 mol vode u normalnim uslovima, dobijen je odgovor: 22,4 litara. Da li je ovo tačan odgovor?

9. Izrazite u gramima masu jednog molekula HCl.

Koliko molekula ugljen-dioksida ima u 1 litru vazduha ako je zapreminski sadržaj CO 2 0,04% (normalni uslovi)?

10. Koliko molova se nalazi u 1 m 4 bilo kog gasa u normalnim uslovima?

11. Izrazite u gramima masu jednog molekula H 2 O-

12. Koliko mola kiseonika ima u 1 litru vazduha, ako je zapremina

14. Koliko molova azota ima u 1 litru vazduha ako je njegov zapreminski sadržaj 78% (normalni uslovi)?

14. Pod istim uslovima uzimaju se jednake mase kiseonika, vodonika i azota. Nađite omjer volumena uzetih plinova.

15. Uporedite brojeve molekula sadržanih u 1 g NO 2 i 1 g N 2. U kom slučaju i koliko puta je broj molekula veći?

16. Koliko molekula se nalazi u 2,00 ml vodonika u normalnim uslovima?

17. Izraziti u gramima masu jednog molekula H 2 O-

18. Koju zapreminu u normalnim uslovima zauzima 17 10 21 molekul gasa?

BRZINA HEMIJSKIH REAKCIJA

Prilikom definisanja koncepta brzina hemijske reakcije potrebno je razlikovati homogene i heterogene reakcije. Ako se reakcija odvija u homogenom sistemu, na primjer, u otopini ili u mješavini plinova, tada se odvija u cijeloj zapremini sistema. Brzina homogene reakcije naziva se količina supstance koja ulazi u reakciju ili nastaje kao rezultat reakcije u jedinici vremena u jedinici zapremine sistema. Budući da je odnos broja molova supstance i zapremine u kojoj je raspoređena molarna koncentracija supstance, brzina homogene reakcije se takođe može definisati kao promjena koncentracije u jedinici vremena bilo koje od tvari: početnog reagensa ili produkta reakcije. Kako bi se osiguralo da je rezultat izračuna uvijek pozitivan, bez obzira na to da li ga proizvodi reagens ili proizvod, u formuli se koristi znak "±":

U zavisnosti od prirode reakcije, vreme se može izraziti ne samo u sekundama, kako zahteva SI sistem, već i u minutama ili satima. Tokom reakcije, vrijednost njegove brzine nije konstantna, već se kontinuirano mijenja: smanjuje se, jer se smanjuju koncentracije polaznih tvari. Gornji proračun daje prosječnu vrijednost brzine reakcije u određenom vremenskom intervalu Δτ = τ 2 – τ 1 . Prava (trenutna) brzina je definirana kao granica do koje je omjer Δ OD/ Δτ pri Δτ → 0, tj. prava brzina je jednaka vremenskom izvodu koncentracije.

Za reakciju čija jednadžba sadrži stehiometrijske koeficijente koji se razlikuju od jedinice, vrijednosti brzine izražene za različite tvari nisu iste. Na primjer, za reakciju A + 4B \u003d D + 2E, potrošnja supstance A je jedan mol, supstanca B je tri mola, dolazak supstance E je dva mola. Zbog toga υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D)=½ υ (E) ili υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Ako se reakcija odvija između supstanci koje se nalaze u različitim fazama heterogenog sistema, onda se može odvijati samo na granici ovih faza. Na primjer, interakcija otopine kiseline i komada metala događa se samo na površini metala. Brzina heterogene reakcije naziva se količina tvari koja ulazi u reakciju ili nastaje kao rezultat reakcije u jedinici vremena po jedinici međufaza:

.

Ovisnost brzine kemijske reakcije od koncentracije reaktanata izražava se zakonom djelovanja mase: pri konstantnoj temperaturi, brzina kemijske reakcije je direktno proporcionalna proizvodu molarne koncentracije reaktanata podignutih na stepene jednake koeficijentima u formulama ovih supstanci u jednadžbi reakcije. Zatim za reakciju

2A + B → proizvodi

odnos υ ~ · OD A 2 OD B, a za prelazak na jednakost uvodi se koeficijent proporcionalnosti k, zvao konstanta brzine reakcije:

υ = k· OD A 2 OD B = k[A] 2 [V]

(molarne koncentracije u formulama mogu se označiti slovom OD sa odgovarajućim indeksom i formulom supstance u uglastim zagradama). Fizičko značenje konstante brzine reakcije je brzina reakcije pri koncentracijama svih reaktanata jednakim 1 mol/l. Dimenzija konstante brzine reakcije zavisi od broja faktora na desnoj strani jednačine i može biti od -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2), itd., odnosno tako da se u svakom slučaju u proračunima brzina reakcije izražava u mol l –1 s –1.

Za heterogene reakcije, jednadžba zakona djelovanja mase uključuje koncentracije samo onih tvari koje su u plinovitoj fazi ili u otopini. Koncentracija tvari u čvrstoj fazi je konstantna vrijednost i uključena je u konstantu brzine, na primjer, za proces sagorijevanja uglja C + O 2 = CO 2, zapisuje se zakon djelovanja mase:

υ = k I const = k·,

gdje k= k I konst.

U sistemima u kojima su jedna ili više supstanci gasovi, brzina reakcije takođe zavisi od pritiska. Na primjer, kada vodik interagira s jodnom parom H 2 + I 2 = 2HI, brzina kemijske reakcije bit će određena izrazom:

υ = k··.

Ako se pritisak poveća, na primjer, za faktor 4, tada će se zapremina koju zauzima sistem smanjiti za isti iznos, a samim tim i koncentracija svakog od reaktanata će se povećati za isti iznos. Brzina reakcije u ovom slučaju će se povećati za 9 puta

Temperaturna zavisnost brzine reakcije opisuje van't Hoffovo pravilo: za svakih 10 stepeni povećanja temperature, brzina reakcije se povećava za 2-4 puta. To znači da kako temperatura raste eksponencijalno, brzina kemijske reakcije raste eksponencijalno. Osnova u formuli progresije je temperaturni koeficijent brzine reakcijeγ, koji pokazuje koliko se puta povećava brzina date reakcije (ili, što je isto, konstanta brzine) sa povećanjem temperature za 10 stepeni. Matematički, van't Hoffovo pravilo se izražava formulama:

ili

gdje i su brzine reakcije, respektivno, na početnoj t 1 i konačno t 2 temperature. Van't Hoffovo pravilo se također može izraziti na sljedeći način:

; ; ; ,

gdje i su, respektivno, brzina i konstanta brzine reakcije na temperaturi t; i iste su vrijednosti na temperaturi t +10n; n je broj intervala od "deset stepeni" ( n =(t 2 –t 1)/10) za koji se temperatura promijenila (može biti cijeli ili razlomak, pozitivan ili negativan).

Kontrolni zadatak

1. Pronađite vrijednost konstante brzine reakcije A + B -> AB, ako je pri koncentracijama tvari A i B jednakim 0,05 odnosno 0,01 mol/l, brzina reakcije 5 10 -5 mol/(l-min ).

2. Koliko će se puta promijeniti brzina reakcije 2A + B -> A2B ako se koncentracija supstance A poveća 2 puta, a koncentracija supstance B smanji za 2 puta?

4. Koliko puta treba povećati koncentraciju supstance, B 2 u sistemu 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), tako da kada se koncentracija supstance A smanjuje se za 4 puta, brzina direktne reakcije se ne mijenja ?

4. Neko vrijeme nakon početka reakcije 3A + B-> 2C + D, koncentracije supstanci su bile: [A] = 0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol / l. Koje su početne koncentracije tvari A i B?

5. U sistemu CO + C1 2 = COC1 2 koncentracija je povećana sa 0,04 na 0,12 mol/l, a koncentracija hlora sa 0,02 na 0,06 mol/l. Za koliko se povećala brzina reakcije naprijed?

6. Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom: A + 2B → C. Početne koncentracije su: [A] 0 = 0,04 mol / l, [B] o = 0,05 mol / l. Konstanta brzine reakcije je 0,4. Odrediti početnu brzinu reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,01 mol/l.

7. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2SO + O2 = 2SO2 koja se odvija u zatvorenoj posudi ako se pritisak udvostruči?

8. Izračunajte koliko će se puta brzina reakcije povećati ako se temperatura sistema podigne sa 20 °C na 100 °C, uz pretpostavku da je temperaturni koeficijent brzine reakcije 4.

9. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) ako se pritisak u sistemu poveća za 4 puta;

10. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) ako se zapremina sistema smanji za 4 puta?

11. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) ako se koncentracija NO poveća za 4 puta?

12. Koliki je temperaturni koeficijent brzine reakcije ako je s porastom temperature za 40 stepeni brzina reakcije

povećava za 15,6 puta?

četrnaest.. Nađite vrijednost konstante brzine reakcije A + B -> AB, ako je pri koncentracijama tvari A i B jednakim 0,07 i 0,09 mol/l, respektivno, brzina reakcije 2,7 10 -5 mol/(l-min).

14. Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom: A + 2B → C. Početne koncentracije su: [A] 0 = 0,01 mol / l, [B] o = 0,04 mol / l. Konstanta brzine reakcije je 0,5. Odrediti početnu brzinu reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,01 mol/l.

15. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) ako se pritisak u sistemu udvostruči;

16. U sistemu CO + C1 2 = COC1 2 koncentracija je povećana sa 0,05 na 0,1 mol/l, a koncentracija hlora sa 0,04 na 0,06 mol/l. Za koliko se povećala brzina reakcije naprijed?

17. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije ako se temperatura sistema poveća sa 20 °C na 80 °C, uz pretpostavku da je vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije 2.

18. Izračunajte koliko će se puta povećati brzina reakcije ako se temperatura sistema podigne sa 40 °C na 90 °C, uz pretpostavku da je vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije 4.

HEMIJSKA VEZA. FORMIRANJE I STRUKTURA MOLEKULA

1. Koje vrste hemijskih veza poznajete? Navedite primjer stvaranja ionske veze metodom valentnih veza.

2. Koja hemijska veza se naziva kovalentna? Šta je karakteristično za kovalentnu vrstu veze?

4. Koja svojstva karakteriše kovalentna veza? Pokažite to konkretnim primjerima.

4. Koja vrsta hemijske veze u H 2 molekulima; Cl 2 HC1?

5. Kakva je priroda veza u molekulima NCI 4, CS 2 , CO 2 ? Za svaki od njih označiti smjer pomaka zajedničkog elektronskog para.

6. Koja hemijska veza se naziva jonskom? Šta je karakteristično za jonsku vezu?

7. Koja je vrsta veze u molekulima NaCl, N 2, Cl 2?

8. Nacrtajte sve moguće načine preklapanja s-orbitale sa p-orbitalom;. Navedite smjer veze u ovom slučaju.

9. Objasnite donor-akceptorski mehanizam kovalentne veze na primjeru stvaranja jona fosfonijuma [RN 4 ]+.

10. Da li je veza u molekulima CO, CO 2 polarna ili nepolarna? Objasni. Opišite vodoničnu vezu.

11. Zašto su neki molekuli koji imaju polarne veze uglavnom nepolarni?

12. Kovalentni ili jonski tip veze je tipičan za sljedeća jedinjenja: Nal, S0 2 , KF? Zašto je ionska veza granični slučaj kovalentne veze?

14. Šta je metalna veza? Po čemu se razlikuje od kovalentne veze? Koja svojstva metala uzrokuje?

14. Kakva je priroda veza između atoma u molekulima; KHF 2 , H 2 0, HNO ?

15. Kako objasniti veliku čvrstoću veze između atoma u molekulu azota N 2 i mnogo manju čvrstoću u molekulu fosfora P 4?

16 . Šta je vodonična veza? Zašto stvaranje vodoničnih veza nije tipično za molekule H2S i HC1, za razliku od H2O i HF?

17. Koja veza se naziva jonskom? Ima li ionska veza svojstva zasićenja i usmjerenosti? Zašto je to granični slučaj kovalentne veze?

18. Koja je vrsta veze u molekulima NaCl, N 2, Cl 2?

U proučavanju hemikalija važni koncepti su veličine kao što su molarna masa, gustina supstance, molarni volumen. Dakle, koliki je molarni volumen i kako se razlikuje za supstance u različitim agregacijskim stanjima?

Molarni volumen: opće informacije

Za izračunavanje molarne zapremine hemijske supstance potrebno je podeliti molarnu masu ove supstance sa njenom gustinom. Dakle, molarni volumen se izračunava po formuli:

gdje je Vm molarni volumen supstance, M molarna masa, p je gustina. U međunarodnom SI sistemu, ova vrijednost se mjeri u kubnim metrima po molu (m 3 / mol).

Rice. 1. Formula molarne zapremine.

Molarni volumen gasovitih supstanci razlikuje se od supstanci u tečnom i čvrstom agregatnom stanju po tome što gasoviti element sa količinom od 1 mol uvek zauzima isti volumen (ako se posmatraju isti parametri).

Zapremina gasa zavisi od temperature i pritiska, tako da izračun treba uzeti zapreminu gasa u normalnim uslovima. Normalnim uslovima smatraju se temperatura od 0 stepeni i pritisak od 101,325 kPa.

Molarna zapremina 1 mol gasa u normalnim uslovima je uvek ista i jednaka je 22,41 dm 3 /mol. Ovaj volumen se naziva molarni volumen idealnog plina. To jest, u 1 molu bilo kojeg plina (kiseonik, vodonik, vazduh), zapremina je 22,41 dm 3 / m.

Molarni volumen u normalnim uvjetima može se izvesti korištenjem jednadžbe stanja idealnog plina, koja se naziva Claiperon-Mendeleev jednačina:

gdje je R univerzalna plinska konstanta, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Zapremina jednog mola gasa V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, gde su T i P vrednosti temperature (K) i pritiska u normalnim uslovima.

Rice. 2. Tabela molarnih zapremina.

Avogadrov zakon

A. Avogadro je 1811. izneo hipotezu da jednake zapremine različitih gasova pod istim uslovima (temperatura i pritisak) sadrže isti broj molekula. Kasnije je hipoteza potvrđena i postala zakon koji nosi ime velikog italijanskog naučnika.

Rice. 3. Amedeo Avogadro.

Zakon postaje jasan ako se sjetimo da je u plinovitom obliku udaljenost između čestica neuporedivo veća od veličine samih čestica.

Stoga se iz Avogadrova zakona mogu izvući sljedeći zaključci:

• Jednake zapremine svih gasova uzetih na istoj temperaturi i pri istom pritisku sadrže isti broj molekula.
• 1 mol potpuno različitih gasova pod istim uslovima zauzima isti volumen.
• Jedan mol bilo kog gasa u normalnim uslovima zauzima zapreminu od 22,41 litara.

Posljedica Avogadrovog zakona i koncept molarne zapremine zasnivaju se na činjenici da mol bilo koje tvari sadrži isti broj čestica (za plinove - molekule), jednak Avogadrovoj konstanti.

Da biste saznali broj molova otopljene tvari sadržane u jednoj litri otopine, potrebno je odrediti molarnu koncentraciju tvari po formuli c \u003d n / V, gdje je n količina otopljene tvari izražena u mola, V je zapremina rastvora, izražena u litrima C - molarnost.

Šta smo naučili?

U školskom programu iz hemije 8. razreda izučava se tema "Molarna zapremina". Jedan mol gasa uvek sadrži istu zapreminu, jednaku 22,41 kubnih metara / mol. Ova zapremina se naziva molarna zapremina gasa.

Tematski kviz

Report Evaluation

Prosječna ocjena: 4.2. Ukupno primljenih ocjena: 64.

Jedna od osnovnih jedinica u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je jedinica za količinu supstance je mol.

krtica – to je tolika količina tvari koja sadrži onoliko strukturnih jedinica date tvari (molekula, atoma, jona, itd.) koliko ima atoma ugljika u 0,012 kg (12 g) ugljikovog izotopa 12 OD .

S obzirom da je vrijednost apsolutne atomske mase za ugljik m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, možete izračunati broj atoma ugljika N ALI sadržano u 0,012 kg ugljika.

Mol bilo koje tvari sadrži isti broj čestica ove tvari (strukturnih jedinica). Broj strukturnih jedinica sadržanih u tvari u količini od jednog mola je 6,02 10 23 i pozvao Avogadrov broj (N ALI ).

Na primjer, jedan mol bakra sadrži 6,02 10 23 atoma bakra (Cu), a jedan mol vodonika (H 2) sadrži 6,02 10 23 molekula vodonika.

molarna masa(M) je masa supstance uzete u količini od 1 mol.

Molarna masa je označena slovom M i ima jedinicu [g/mol]. U fizici se koristi dimenzija [kg/kmol].

U opštem slučaju, numerička vrednost molarne mase supstance se numerički poklapa sa vrednošću njene relativne molekularne (relativne atomske) mase.

Na primjer, relativna molekulska težina vode je:

Mr (H 2 O) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 = 18 ujutro.

Molarna masa vode ima istu vrijednost, ali se izražava u g/mol:

M (H 2 O) = 18 g/mol.

Dakle, mol vode koji sadrži 6,02 10 23 molekula vode (odnosno 2 6,02 10 23 atoma vodika i 6,02 10 23 atoma kiseonika) ima masu od 18 grama. 1 mol vode sadrži 2 mola atoma vodika i 1 mol atoma kiseonika.

1.3.4. Odnos između mase supstance i njene količine

Poznavajući masu supstance i njenu hemijsku formulu, a time i vrednost njene molarne mase, može se odrediti količina supstance i, obrnuto, znajući količinu supstance, može se odrediti njena masa. Za takve izračune trebate koristiti formule:

gdje je ν količina supstance, [mol]; m je masa supstance, [g] ili [kg]; M je molarna masa supstance, [g/mol] ili [kg/kmol].

Na primjer, da bismo pronašli masu natrijevog sulfata (Na 2 SO 4) u količini od 5 mola, nalazimo:

1) vrijednost relativne molekulske težine Na 2 SO 4, koja je zbir zaokruženih vrijednosti relativnih atomskih masa:

Mr (Na 2 SO 4) = 2Ar (Na) + Ar (S) + 4Ar (O) \u003d 142,

2) vrijednost molarne mase tvari brojčano jednaka njoj:

M (Na 2 SO 4) = 142 g/mol,

3) i, konačno, masa od 5 mola natrijum sulfata:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Odgovor: 710.

1.3.5. Odnos između zapremine supstance i njene količine

U normalnim uslovima (n.o.), tj. pod pritiskom R , jednako 101325 Pa (760 mm Hg), i temperaturu T, jednak 273,15 K (0 S), jedan mol raznih gasova i para zauzima istu zapreminu, jednaku 22,4 l.

Zapremina koju zauzima 1 mol gasa ili pare na n.o. naziva se molarni volumenplina i ima dimenziju litre po molu.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

Znajući količinu gasovite supstance (ν ) I vrijednost molarne zapremine (V mol) možete izračunati njegovu zapreminu (V) pod normalnim uslovima:

V = ν V mol,

gdje je ν količina supstance [mol]; V je zapremina gasovite supstance [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Suprotno tome, znajući volumen ( V) gasovite supstance u normalnim uslovima, možete izračunati njenu količinu (ν) :