Dalle disposizioni che una mole di qualsiasi sostanza include un numero di particelle di questa sostanza uguale al numero di Avogadro, e che un numero uguale di particelle di gas diversi nelle stesse condizioni fisiche è contenuto in volumi uguali di questi gas, segue quanto segue:

quantità uguali di qualsiasi sostanza gassosa nelle stesse condizioni fisiche occupano volumi uguali

Ad esempio, il volume di una mole di qualsiasi gas ha (a p, T = cost) lo stesso valore. Di conseguenza, l'equazione di una reazione che procede con la partecipazione dei gas specifica non solo il rapporto tra le loro quantità e masse, ma anche i volumi.

il volume molare di un gas (V M) è il volume di un gas che contiene 1 mole di particelle di questo gas
V M = V / n

L'unità del volume molare del gas in SI è un metro cubo per mol (m 3 / mol), ma più spesso usano unità sottomultiple: un litro (decimetro cubo) per mol (l / mol, dm 3 / mol) e mllilitro (centimetro cubo) per mol ( cm 3 / mol).
Secondo la definizione del volume molare di qualsiasi gas, il rapporto tra il suo volume V alla quantità n sarà lo stesso purché sia ​​un gas ideale.

In condizioni normali (n.a.) - 101,3 kPa, 0 ° C - il volume molare di un gas ideale è

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

Nei calcoli chimici viene utilizzato un valore arrotondato di 22,4 l/mol, poiché il valore esatto si riferisce a un gas ideale e la maggior parte dei gas reali differiscono nelle proprietà da esso. I gas reali con una temperatura di condensazione di equilibrio molto bassa (H 2, O 2, N 2) in condizioni normali hanno un volume quasi pari a 22,4 l / mol, e i gas che condensano ad alte temperature hanno un volume molare leggermente inferiore a n. : per CO 2 - 22,26 l / mol, per NH 3 - 22,08 l / mol.

Conoscendo il volume di un determinato gas in determinate condizioni, si può determinare la quantità di sostanze in questo volume e viceversa, dalla quantità di sostanza in una data porzione di gas, si può trovare il volume di questa porzione:

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

Volume molare di gas al n.a. - costante fisica fondamentale, ampiamente utilizzata nei calcoli chimici. Consente di utilizzare il volume di un gas invece della sua massa, cosa molto utile in chimica analitica (analizzatori di gas basati sul volume) perché è più facile misurare il volume di un gas che la sua massa.

Il valore del volume molare di gas al n.a. è il coefficiente di proporzionalità tra le costanti di Avogadro e Loschmidt:

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

Utilizzando i valori del volume molare e della massa molare di un gas, è possibile determinare la densità di un gas:

ρ = M / V M

Nei calcoli basati sulla legge degli equivalenti per le sostanze gassose (reagenti, prodotti), invece di una massa equivalente, è più conveniente utilizzare un volume equivalente, che è il rapporto tra il volume di una porzione di un dato gas e l'equivalente quantità di una sostanza in questa porzione:

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

L'unità di volume equivalente è la stessa dell'unità di volume molare. Il valore del volume equivalente di un gas è una costante di un dato gas solo in una specifica reazione, poiché dipende dal fattore di equivalenza f eq.

Volume molare di gas

Il volume molare di un gas

Volume di gas in condizioni normali

Argomento 1

LEZIONE 7

Soggetto. Volume molare dei gas. Calcolo del volume del gas in condizioni normali

Obiettivi della lezione: familiarizzare gli studenti con il concetto di "volume molare"; rivelare le caratteristiche dell'utilizzo del concetto di "volume molare" per le sostanze gassose; insegnare agli studenti ad utilizzare le conoscenze acquisite per calcolare i volumi di gas in condizioni normali.

Tipo di lezione: combinata.

Forme di lavoro: racconto dell'insegnante, pratica guidata.

Equipaggiamento: Tavola periodica degli elementi chimici di D. I. Mendeleev, carte compito, un cubo con un volume di 22,4 litri (con un lato di 28,2 cm).

II. Controllo dei compiti, aggiornamento delle conoscenze di base

Gli studenti inviano i compiti a casa per la revisione.

1) Che cos'è la "quantità di sostanza"?

2) Un'unità di misura per la quantità di una sostanza.

3) Quante particelle sono contenute in 1 mole di una sostanza?

4) Qual è il rapporto tra la quantità di una sostanza e lo stato di aggregazione in cui si trova tale sostanza?

5) Quante molecole d'acqua sono contenute in 1 mole di ghiaccio?

6) E in 1 mole di acqua liquida?

7) In 1 mole di vapore acqueo?

8) Che massa avranno:

III. Imparare nuovo materiale

Creare e risolvere una situazione problematica Un problema problematico. Che volume ci vorrà?

Non possiamo rispondere immediatamente a queste domande, perché il volume di una sostanza dipende dalla densità della sostanza. E secondo la formula V = m / ρ, il volume sarà diverso. 1 mole di vapore occupa un volume maggiore di 1 mole di acqua o ghiaccio.

Perché nelle sostanze liquide e gassose, la distanza tra le molecole d'acqua è diversa.

Molti scienziati hanno studiato le sostanze gassose. Un contributo significativo allo studio di questo problema è stato dato dal chimico francese Joseph Louis Gay-Lussac e dal fisico inglese Robert Boyle, che hanno formulato una serie di leggi fisiche che descrivono lo stato dei gas.

Di questi modelli, lo sai?

Tutti i gas sono ugualmente compressi, hanno lo stesso coefficiente di dilatazione termica. I volumi dei gas non dipendono dalle dimensioni delle singole molecole, ma dalla distanza tra le molecole. Le distanze tra le molecole dipendono dalla velocità del loro movimento, dall'energia e, di conseguenza, dalla temperatura.

Sulla base di queste leggi e delle sue ricerche, lo scienziato italiano Amedeo Avogadro ha formulato la legge:

Uguali volumi di diversi gas contengono lo stesso numero di molecole.

In condizioni normali, le sostanze gassose hanno una struttura molecolare. Le molecole di gas sono molto piccole rispetto alla distanza tra loro. Pertanto, il volume di un gas è determinato non dalla dimensione delle particelle (molecole), ma dalla distanza tra loro, che è approssimativamente la stessa per qualsiasi gas.

A. Avogadro ha concluso che se prendiamo 1 mole, ovvero 6,02 1023 molecole di qualsiasi gas, occuperanno lo stesso volume. Ma allo stesso tempo, questo volume viene misurato nelle stesse condizioni, cioè alla stessa temperatura e pressione.

Le condizioni in cui vengono eseguiti tali calcoli sono dette condizioni normali.

Condizioni normali (n.v.):

Т= 273 К o t=0 °С

P = 101,3 kPa o P = 1 atm. = 760 mmHg Arte.

Il volume di 1 mole di una sostanza è chiamato volume molare (Vm). Per i gas in condizioni normali, è 22,4 l / mol.

Volume cubo dimostrato di 22,4 litri.

Un tale cubo contiene 6,02-1023 molecole di qualsiasi gas, ad esempio ossigeno, idrogeno, ammoniaca (NH 3), metano (CH4).

A quali condizioni?

Ad una temperatura di 0°C e una pressione di 760 mm Hg. Arte.

Dalla legge di Avogadro deriva che

dove Vm \u003d 22,4 l / mol di qualsiasi gas a n. in.

Quindi, conoscendo il volume del gas, puoi calcolare la quantità di sostanza e viceversa.

IV. Formazione di abilità e abilità

Esercitati con gli esempi

Calcola quanto volume sarà occupato da 3 moli di ossigeno a n. in.

Calcolare il numero di molecole di ossido di carbonio (IV) in un volume di 44,8 litri (n.w.).

2) Calcolare il numero di molecole di CO 2 utilizzando le formule:

N (CO 2) \u003d 2 mol 6,02 1023 molecole / mol \u003d 12,04 1023 molecole.

Risposta: 12.04 1023 molecole.

Calcolare il volume di azoto occupato da una massa di 112 g (N.V.).

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

V. Compiti a casa

Scorri il paragrafo pertinente del libro di testo, rispondi alle domande.

Compito creativo (pratica a casa). Risolvi autonomamente i problemi 2, 4, 6 dalla mappa.

Scheda attività per la lezione 7

Calcola quanto volume vorranno 7 moli di azoto N 2 (secondo N.V.).

Calcola il numero di molecole di idrogeno con un volume di 112 litri.

(Risposta: 30.1 1023 molecole)

Calcola quanto idrogeno solforato occupa una massa di 340 g.

Volume di gas in condizioni normali

Volume molare dei gas. Calcolo del volume di gas in condizioni normali - QUANTITA' DI SOSTANZA. CALCOLI DELLA FORMULA CHIMICA - TUTTE LE LEZIONI DI CHIMICA - Grado 8 - Appunti delle lezioni - Lezioni di chimica - Piano delle lezioni - Riepilogo delle lezioni - Piani delle lezioni - Sviluppo delle lezioni di chimica - CHIMICA - Curriculum scolastico di livello standard e accademico - Tutte le lezioni di chimica per le scuole dell'ottavo grado di 12 anni

leggi sul gas Legge di Avogadro. Volume molare di gas

Lo scienziato francese J.L. Gay-Lussac ha fatto la legge relazioni di massa:

Per esempio, 1 l di cloro si collega con 1 litro di idrogeno , formando 2 litri di acido cloridrico ; 2 litri di ossido di zolfo (IV) connesso con 1 litro di ossigeno, formando 1 litro di ossido di zolfo (VI).

Questa legge ha permesso allo scienziato italiano A. Avogadro supponiamo che le molecole di gas semplici ( idrogeno, ossigeno, azoto, cloro, ecc. ) consiste in due atomi identici . Quando l'idrogeno si combina con il cloro, le loro molecole si scompongono in atomi e questi ultimi formano molecole di acido cloridrico. Ma poiché due molecole di acido cloridrico sono formate da una molecola di idrogeno e una molecola di cloro, il volume di quest'ultimo deve essere uguale alla somma dei volumi dei gas iniziali.
Pertanto, i rapporti di volume sono facilmente spiegabili se si procede dal concetto di natura biatomica delle molecole di gas semplici ( H2, Cl2, O2, N2, ecc. )- Questo, a sua volta, serve come prova della natura biatomica delle molecole di queste sostanze.
Lo studio delle proprietà dei gas ha permesso ad A. Avogadro di esprimere un'ipotesi, che è stata poi confermata da dati sperimentali, e quindi è diventata nota come legge di Avogadro:

Dalla legge di Avogadro segue un importante conseguenza: nelle stesse condizioni, 1 mole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume.

Questo volume può essere calcolato se la massa è nota 1 l gas. In condizioni normali, (n.a.) cioè temperatura 273K (O°C) e pressione 101 325 Pa (760 mmHg) , la massa di 1 litro di idrogeno è 0,09 g, la sua massa molare è 1,008 2 = 2,016 g / mol. Quindi il volume occupato da 1 mole di idrogeno in condizioni normali è uguale a 22,4 l

Nelle stesse condizioni, la massa 1l ossigeno 1.492 g ; molare 32 g/mol . Quindi anche il volume di ossigeno a (n.s.) è uguale a 22,4 mol.

Il volume molare di un gas è il rapporto tra il volume di una sostanza e la quantità di quella sostanza:

dove V m - volume molare del gas (dimensione l/mol ); V è il volume della sostanza del sistema; n è la quantità di materia nel sistema. Esempio di registrazione: V m gas (bene.) \u003d 22,4 l / mol.

In base alla legge di Avogadro si determinano le masse molari delle sostanze gassose. Maggiore è la massa delle molecole di gas, maggiore è la massa dello stesso volume di gas. Uguali volumi di gas nelle stesse condizioni contengono lo stesso numero di molecole, e quindi le moli di gas. Il rapporto tra le masse di volumi uguali di gas è uguale al rapporto tra le loro masse molari:

dove m 1 - massa di un certo volume del primo gas; m 2 - massa dello stesso volume del secondo gas; M 1 e M 2 - masse molari del primo e del secondo gas.

Di solito, la densità di un gas è determinata in relazione al gas più leggero: l'idrogeno (indicato con D H2 ). La massa molare dell'idrogeno è 2 g/mol . Pertanto, otteniamo.

Il peso molecolare di una sostanza allo stato gassoso è pari al doppio della sua densità di idrogeno.

La densità di un gas è spesso determinata rispetto all'aria. (D B ) . Sebbene l'aria sia una miscela di gas, parlano ancora della sua massa molare media. È pari a 29 g/mol. In questo caso la massa molare è data da M = 29D B .

La determinazione dei pesi molecolari ha mostrato che le molecole dei gas semplici sono costituite da due atomi (H2, F2, Cl2, O2 N2) e le molecole di gas inerti - da un atomo (Lui, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Per i gas nobili, "molecola" e "atomo" sono equivalenti.

La legge di Boyle - Mariotte: a temperatura costante, il volume di una data quantità di gas è inversamente proporzionale alla pressione alla quale si trova.Da qui pV = cost ,
dove R - pressione, V - volume di gas.

Legge di Gay-Lussac: a pressione costante e la variazione del volume del gas è direttamente proporzionale alla temperatura, cioè
V/T = cost
dove T - temperatura su una scala A (kelvin)

La legge combinata del gas di Boyle - Mariotte e Gay-Lussac:
pV/T = cost.
Questa formula viene solitamente utilizzata per calcolare il volume di un gas in determinate condizioni, se il suo volume è noto in altre condizioni. Se viene effettuata una transizione da condizioni normali (o condizioni normali), questa formula viene scritta come segue:
pV/T = p V /T ,
dove R ,V ,T -pressione, volume del gas e temperatura in condizioni normali ( R = 101 325 Pa , T = 273 mila V \u003d 22,4 l / mol) .

Se la massa e la quantità di gas sono note, ma è necessario calcolarne il volume, o viceversa, utilizzare Equazione di Mendeleev-Claiperon:

dove n - quantità di sostanza gassosa, mol; m - massa, g; M è la massa molare del gas, g/anno ; R è la costante universale del gas. R \u003d 8,31 J / (mol * K)

Leggi del gas

leggi sul gas Legge di Avogadro. Volume molare del gas Lo scienziato francese J.L. Gay-Lussac stabilì la legge delle relazioni volumetriche: ad esempio, 1 litro di cloro si combina con 1 litro di idrogeno per formare 2

Dove m è massa, M è massa molare, V è volume.

4. Legge di Avogadro. Istituito dal fisico italiano Avogadro nel 1811. Gli stessi volumi di qualsiasi gas, presi alla stessa temperatura e alla stessa pressione, contengono lo stesso numero di molecole.

Si può quindi formulare il concetto di quantità di una sostanza: 1 mole di una sostanza contiene un numero di particelle pari a 6,02 * 10 23 (detta costante di Avogadro)

La conseguenza di questa legge è quella 1 mole di qualsiasi gas occupa in condizioni normali (P 0 \u003d 101,3 kPa e T 0 \u003d 298 K) un volume pari a 22,4 litri.

5. Legge Boyle-Mariotte

A temperatura costante, il volume di una data quantità di gas è inversamente proporzionale alla pressione alla quale è:

6. La legge di Gay-Lussac

A pressione costante, la variazione del volume di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura:

V/T = cost.

7. È possibile esprimere la relazione tra volume, pressione e temperatura del gas la legge combinata di Boyle-Mariotte e Gay-Lussac, che viene utilizzato per portare i volumi di gas da una condizione all'altra:

P 0 , V 0 ,T 0 - pressione volumetrica e temperatura in condizioni normali: P 0 =760 mm Hg. Arte. o 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Valutazione indipendente del valore del molecolare masse M può essere fatto utilizzando il cosiddetto equazioni di stato per un gas perfetto o le equazioni di Clapeyron-Mendeleev :

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

dove R - pressione del gas in un sistema chiuso, V- volume del sistema, t - massa di gas T - temperatura assoluta, R- costante gassosa universale.

Si noti che il valore della costante R può essere ottenuto sostituendo i valori che caratterizzano una mole di gas a N.C. nell'equazione (1.1):

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

Esempi di problem solving

Esempio 1 Portare il volume del gas in condizioni normali.

Quale volume (n.a.) occuperà 0,4×10 -3 m 3 di gas a 50 0 C e una pressione di 0,954×10 5 Pa?

Decisione. Per riportare il volume del gas a condizioni normali, utilizzare la formula generale che combina le leggi di Boyle-Mariotte e Gay-Lussac:

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

Il volume di gas (n.a.) è , dove T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.

Quando (n.a.) il gas occupa un volume pari a 0,32×10 -3 m 3 .

Esempio 2 Calcolo della densità relativa di un gas dal suo peso molecolare.

Calcolare la densità dell'etano C 2 H 6 da idrogeno e aria.

Decisione. Dalla legge di Avogadro deriva che la densità relativa di un gas rispetto a un altro è uguale al rapporto delle masse molecolari ( Mh) di questi gas, cioè D=M 1 /M 2. Se un M1С2Н6 = 30, M2 H2 = 2, il peso molecolare medio dell'aria è 29, quindi la densità relativa dell'etano rispetto all'idrogeno è D H2 = 30/2 =15.

Densità relativa dell'etano nell'aria: D aria= 30/29 = 1,03, cioè l'etano è 15 volte più pesante dell'idrogeno e 1,03 volte più pesante dell'aria.

Esempio 3 Determinazione del peso molecolare medio di una miscela di gas mediante densità relativa.

Calcolare il peso molecolare medio di una miscela di gas composta dall'80% di metano e dal 20% di ossigeno (in volume) utilizzando i valori della densità relativa di questi gas rispetto all'idrogeno.

Decisione. Spesso i calcoli vengono effettuati secondo la regola di miscelazione, ovvero che il rapporto tra i volumi di gas in una miscela di gas bicomponente è inversamente proporzionale alle differenze tra la densità della miscela e le densità dei gas che compongono questa miscela . Indichiamo la densità relativa della miscela di gas rispetto all'idrogeno attraverso D H2. sarà maggiore della densità del metano, ma minore della densità dell'ossigeno:

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

La densità dell'idrogeno di questa miscela di gas è 9,6. peso molecolare medio della miscela di gas M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Esempio 4 Calcolo della massa molare di un gas.

La massa di 0,327 × 10 -3 m 3 di gas a 13 0 C e una pressione di 1,040 × 10 5 Pa è 0,828 × 10 -3 kg. Calcola la massa molare del gas.

Decisione. Puoi calcolare la massa molare di un gas usando l'equazione di Mendeleev-Clapeyron:

dove mè la massa del gas; Mè la massa molare del gas; R- costante del gas molare (universale), il cui valore è determinato dalle unità di misura accettate.

Se la pressione è misurata in Pa e il volume in m 3, allora R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Insieme a massa e volume nei calcoli chimici, viene spesso utilizzata la quantità di una sostanza, che è proporzionale al numero di unità strutturali contenute nella sostanza. In questo caso, in ogni caso, deve essere indicato a quali unità strutturali (molecole, atomi, ioni, ecc.) si intendono. L'unità di misura di una sostanza è la mole.

Una mole è la quantità di una sostanza contenente tante molecole, atomi, ioni, elettroni o altre unità strutturali quanti sono gli atomi in 12 g dell'isotopo di carbonio 12C.

Il numero di unità strutturali contenute in 1 mole di una sostanza (costante di Avogadro) è determinato con grande accuratezza; nei calcoli pratici si assume pari a 6,02 1024 mol -1.

È facile dimostrare che la massa di 1 mole di una sostanza (massa molare), espressa in grammi, è numericamente uguale al peso molecolare relativo di tale sostanza.

Pertanto, il peso molecolare relativo (o peso molecolare in breve) del cloro libero C1r è 70,90. Pertanto, la massa molare del cloro molecolare è 70,90 g/mol. Tuttavia, la massa molare degli atomi di cloro è la metà di quella (45,45 g/mol), poiché 1 mole di molecole di cloro Cl contiene 2 moli di atomi di cloro.

Secondo la legge di Avogadro, volumi uguali di tutti i gas presi alla stessa temperatura e alla stessa pressione contengono lo stesso numero di molecole. In altre parole, lo stesso numero di molecole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume nelle stesse condizioni. Tuttavia, 1 mole di qualsiasi gas contiene lo stesso numero di molecole. Pertanto, nelle stesse condizioni, 1 mole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume. Questo volume è chiamato volume molare del gas e in condizioni normali (0 ° C, pressione 101, 425 kPa) è 22,4 litri.

Ad esempio, l'affermazione "il contenuto di anidride carbonica nell'aria è 0,04% (vol.)" significa che ad una pressione parziale di CO 2 uguale alla pressione dell'aria e alla stessa temperatura, l'anidride carbonica contenuta nell'aria sarà occupano lo 0,04% del volume totale occupato dall'aria.

Compito di controllo

1. Confronta il numero di molecole contenute in 1 g di NH 4 e 1 g di N 2. In quale caso e quante volte il numero di molecole è maggiore?

2. Esprimere in grammi la massa di una molecola di anidride solforosa.

4. Quante molecole sono contenute in 5,00 ml di cloro in condizioni normali?

4. Quale volume in condizioni normali è occupato da 27 10 21 molecole di gas?

5. Esprimi in grammi la massa di una molecola di NO 2 -

6. Qual è il rapporto tra i volumi occupati da 1 mole di O 2 e 1 mole di Oz (le condizioni sono le stesse)?

7. Le stesse masse di ossigeno, idrogeno e metano sono prese nelle stesse condizioni. Trova il rapporto tra i volumi di gas prelevati.

8. Alla domanda su quanto volume 1 mole di acqua occuperà in condizioni normali, è stata ricevuta la risposta: 22,4 litri. È questa la risposta corretta?

9. Esprimi in grammi la massa di una molecola di HCl.

Quante molecole di anidride carbonica ci sono in 1 litro di aria se il contenuto in volume di CO 2 è 0,04% (condizioni normali)?

10. Quante moli sono contenute in 1 m 4 di qualsiasi gas in condizioni normali?

11. Esprimi in grammi la massa di una molecola di H 2 O-

12. Quante moli di ossigeno ci sono in 1 litro di aria, se il volume

14. Quante moli di azoto ci sono in 1 litro di aria se il suo contenuto in volume è del 78% (condizioni normali)?

14. Le stesse masse di ossigeno, idrogeno e azoto vengono prelevate nelle stesse condizioni. Trova il rapporto tra i volumi di gas prelevati.

15. Confronta il numero di molecole contenute in 1 g di NO 2 e 1 g di N 2. In quale caso e quante volte il numero di molecole è maggiore?

16. Quante molecole sono contenute in 2,00 ml di idrogeno in condizioni normali?

17. Esprimi in grammi la massa di una molecola di H 2 O-

18. Quale volume in condizioni normali è occupato da 17 10 21 molecole di gas?

TASSO DI REAZIONI CHIMICHE

Quando si definisce il concetto velocità di reazione chimicaè necessario distinguere tra reazioni omogenee ed eterogenee. Se la reazione procede in un sistema omogeneo, ad esempio in una soluzione o in una miscela di gas, avviene nell'intero volume del sistema. La velocità di una reazione omogenea chiamato la quantità di una sostanza che entra in una reazione o si forma come risultato di una reazione per unità di tempo in un volume unitario del sistema. Poiché il rapporto tra il numero di moli di una sostanza e il volume in cui è distribuita è la concentrazione molare della sostanza, la velocità di una reazione omogenea può anche essere definita come variazione della concentrazione per unità di tempo di una qualsiasi delle sostanze: il reagente iniziale o il prodotto di reazione. Per garantire che il risultato del calcolo sia sempre positivo, indipendentemente dal fatto che sia prodotto da un reagente o da un prodotto, nella formula viene utilizzato il segno “±”:

A seconda della natura della reazione, il tempo può essere espresso non solo in secondi, come richiesto dal sistema SI, ma anche in minuti o ore. Durante la reazione, il valore della sua velocità non è costante, ma cambia continuamente: diminuisce, poiché le concentrazioni delle sostanze di partenza diminuiscono. Il calcolo sopra fornisce il valore medio della velocità di reazione in un certo intervallo di tempo Δτ = τ 2 – τ 1 . La velocità reale (istantanea) è definita come il limite al quale il rapporto Δ Insieme a/ Δτ a Δτ → 0, cioè la velocità reale è uguale alla derivata temporale della concentrazione.

Per una reazione la cui equazione contiene coefficienti stechiometrici che differiscono dall'unità, i valori di velocità espressi per diverse sostanze non sono gli stessi. Ad esempio, per la reazione A + 4B \u003d D + 2E, il consumo della sostanza A è di una mole, la sostanza B è di tre moli, l'arrivo della sostanza E è di due moli. Così υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D)=½ υ (E) o υ (E). = ⅔ υ (A) .

Se una reazione procede tra sostanze che si trovano in fasi diverse di un sistema eterogeneo, può avvenire solo all'interfaccia tra queste fasi. Ad esempio, l'interazione di una soluzione acida e un pezzo di metallo si verifica solo sulla superficie del metallo. La velocità di una reazione eterogenea chiamato la quantità di una sostanza che entra in una reazione o si forma come risultato di una reazione per unità di tempo per unità di interfaccia tra le fasi:

.

La dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione dei reagenti è espressa dalla legge dell'azione di massa: a temperatura costante, la velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale al prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti elevate a potenze uguali ai coefficienti nelle formule di queste sostanze nell'equazione di reazione. Poi per la reazione

2A + B → prodotti

il rapporto υ ~ · Insieme a A 2 Insieme a B, e per il passaggio all'uguaglianza si introduce il coefficiente di proporzionalità K, chiamata costante di velocità di reazione:

υ = K· Insieme a A 2 Insieme a B = K[A] 2 [V]

(le concentrazioni molari nelle formule possono essere indicate come la lettera Insieme a con il relativo indice, e la formula della sostanza racchiusa tra parentesi quadre). Il significato fisico della costante di velocità di reazione è la velocità di reazione a concentrazioni di tutti i reagenti pari a 1 mol/l. La dimensione della costante di velocità di reazione dipende dal numero di fattori sul lato destro dell'equazione e può essere compresa tra -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2), ecc., cioè tale che comunque, nei calcoli, la velocità di reazione sia espressa in mol l –1 s –1.

Per le reazioni eterogenee, l'equazione della legge di azione della massa include le concentrazioni delle sole sostanze che sono in fase gassosa o in soluzione. La concentrazione di una sostanza nella fase solida è un valore costante ed è inclusa nella costante di velocità, ad esempio, per il processo di combustione del carbone C + O 2 = CO 2, si scrive la legge dell'azione di massa:

υ = kI cost = K·,

dove K= kI cost.

Nei sistemi in cui una o più sostanze sono gas, la velocità di reazione dipende anche dalla pressione. Ad esempio, quando l'idrogeno interagisce con il vapore di iodio H 2 + I 2 \u003d 2HI, la velocità di una reazione chimica sarà determinata dall'espressione:

υ = K··.

Se la pressione viene aumentata, ad esempio, di un fattore 4, il volume occupato dal sistema diminuirà della stessa quantità e, di conseguenza, la concentrazione di ciascuno dei reagenti aumenterà della stessa quantità. La velocità di reazione in questo caso aumenterà di 9 volte

Dipendenza dalla temperatura della velocità di reazioneè descritto dalla regola di van't Hoff: per ogni 10 gradi di aumento della temperatura, la velocità di reazione aumenta di 2-4 volte. Ciò significa che all'aumentare della temperatura in modo esponenziale, la velocità di una reazione chimica aumenta in modo esponenziale. La base nella formula di progressione è coefficiente di temperatura della velocità di reazioneγ, che mostra quante volte aumenta la velocità di una data reazione (o, qual è la stessa, la costante di velocità) con un aumento della temperatura di 10 gradi. Matematicamente, la regola di van't Hoff è espressa dalle formule:

o

dove e sono le velocità di reazione, rispettivamente, all'iniziale t 1 e finale t 2 temperature. La regola di Van't Hoff può anche essere espressa come segue:

; ; ; ,

dove e sono, rispettivamente, la velocità e la costante di velocità della reazione a una temperatura t; e sono gli stessi valori a temperatura t +10n; nè il numero di intervalli di "dieci gradi" ( n =(t 2 –t 1)/10) di cui è cambiata la temperatura (può essere un numero intero o frazionario, positivo o negativo).

Compito di controllo

1. Trovare il valore della costante di velocità di reazione A + B -> AB, se a concentrazioni di sostanze A e B pari rispettivamente a 0,05 e 0,01 mol / l, la velocità di reazione è 5 10 -5 mol / (l-min ).

2. Quante volte cambierà la velocità di reazione 2A + B -> A2B se la concentrazione della sostanza A viene aumentata di 2 volte e la concentrazione della sostanza B viene ridotta di 2 volte?

4. Quante volte dovrebbe essere aumentata la concentrazione di una sostanza, B 2 nel sistema 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), In modo che quando la concentrazione della sostanza A diminuisce di 4 volte, la velocità della reazione diretta non cambia ?

4. Qualche tempo dopo l'inizio della reazione 3A + B-> 2C + D, le concentrazioni di sostanze erano: [A] = 0,04 mol / l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol/l. Quali sono le concentrazioni iniziali delle sostanze A e B?

5. Nel sistema CO + C1 2 = COC1 2, la concentrazione è stata aumentata da 0,04 a 0,12 mol / l e la concentrazione di cloro - da 0,02 a 0,06 mol / l. Di quanto è aumentata la velocità della reazione diretta?

6. La reazione tra le sostanze A e B è espressa dall'equazione: A + 2B → C. Le concentrazioni iniziali sono: [A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. La costante di velocità di reazione è 0,4. Trovare la velocità di reazione iniziale e la velocità di reazione dopo un po' di tempo, quando la concentrazione della sostanza A diminuisce di 0,01 mol/l.

7. Come cambierà la velocità della reazione 2СО + О2 = 2СО2, procedendo in un recipiente chiuso, se la pressione viene raddoppiata?

8. Calcolare quante volte la velocità di reazione aumenterà se la temperatura del sistema viene aumentata da 20 °C a 100 °C, assumendo che il coefficiente di temperatura della velocità di reazione sia 4.

9. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) se la pressione nel sistema viene aumentata di 4 volte;

10. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) se il volume del sistema viene ridotto di 4 volte?

11. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) se la concentrazione di NO viene aumentata di 4 volte?

12. Qual è il coefficiente di temperatura della velocità di reazione se, con un aumento della temperatura di 40 gradi, la velocità di reazione

aumenta di 15,6 volte?

quattordici. . Trova il valore della costante di velocità di reazione A + B -> AB, se a concentrazioni di sostanze A e B pari rispettivamente a 0,07 e 0,09 mol / l, la velocità di reazione è 2,7 10 -5 mol / (l-min).

14. La reazione tra le sostanze A e B è espressa dall'equazione: A + 2B → C. Le concentrazioni iniziali sono: [A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol / l. La costante di velocità di reazione è 0,5. Trovare la velocità di reazione iniziale e la velocità di reazione dopo un po' di tempo, quando la concentrazione della sostanza A diminuisce di 0,01 mol/l.

15. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) se la pressione nel sistema è raddoppiata;

16. Nel sistema CO + C1 2 = COC1 2, la concentrazione è stata aumentata da 0,05 a 0,1 mol / l e la concentrazione di cloro - da 0,04 a 0,06 mol / l. Di quanto è aumentata la velocità della reazione diretta?

17. Calcola quante volte aumenterà la velocità di reazione se la temperatura del sistema viene aumentata da 20 ° C a 80 ° C, assumendo che il valore del coefficiente di temperatura della velocità di reazione sia 2.

18. Calcola quante volte aumenterà la velocità di reazione se la temperatura del sistema viene aumentata da 40 ° C a 90 ° C, assumendo che il valore del coefficiente di temperatura della velocità di reazione sia 4.

LEGAME CHIMICO. FORMAZIONE E STRUTTURA DELLE MOLECOLE

1. Quali tipi di legami chimici conosci? Fornisci un esempio della formazione di un legame ionico con il metodo dei legami di valenza.

2. Quale legame chimico è chiamato covalente? Qual è la caratteristica di un tipo di legame covalente?

4. Quali proprietà sono caratterizzate da un legame covalente? Mostralo con esempi specifici.

4. Che tipo di legame chimico nelle molecole di H 2; Cl 2 HC1?

5. Qual è la natura dei legami nelle molecole NCI 4, CS 2 , CO 2 ? Indicare per ciascuno di essi la direzione di spostamento della coppia di elettroni comune.

6. Quale legame chimico è chiamato ionico? Qual è la caratteristica di un legame ionico?

7. Che tipo di legame c'è nelle molecole di NaCl, N 2, Cl 2?

8. Disegna tutti i modi possibili per sovrapporre l'orbitale s con l'orbitale p;. Specificare la direzione della connessione in questo caso.

9. Spiegare il meccanismo donatore-accettore di un legame covalente usando l'esempio della formazione dello ione fosfonio [РН 4 ]+.

10. Nelle molecole di CO, CO 2, il legame è polare o non polare? Spiegare. Descrivi un legame idrogeno.

11. Perché alcune molecole che hanno legami polari sono generalmente non polari?

12. Il tipo di legame covalente o ionico è tipico per i seguenti composti: Nal, S0 2 , KF? Perché un legame ionico è il caso limite di un legame covalente?

14. Che cos'è un legame metallico? In che cosa differisce da un legame covalente? Quali proprietà dei metalli provoca?

14. Qual è la natura dei legami tra atomi nelle molecole; KHF 2 , H 2 0, HNO ?

15. Come spiegare l'elevata forza del legame tra atomi nella molecola di azoto N 2 e la forza molto inferiore nella molecola di fosforo P 4?

sedici. Che cos'è un legame idrogeno? Perché la formazione di legami idrogeno non è tipica per le molecole H2S e HC1, a differenza di H2O e HF?

17. Quale legame si chiama ionico? Un legame ionico ha le proprietà di saturazione e direzionalità? Perché è il caso limite di un legame covalente?

18. Che tipo di legame c'è nelle molecole di NaCl, N 2, Cl 2?

Nello studio delle sostanze chimiche, concetti importanti sono quantità come massa molare, densità della sostanza, volume molare. Quindi, qual è il volume molare e in che modo è diverso per sostanze in diversi stati di aggregazione?

Volume molare: informazioni generali

Per calcolare il volume molare di una sostanza chimica, è necessario dividere la massa molare di questa sostanza per la sua densità. Pertanto, il volume molare è calcolato dalla formula:

dove Vm è il volume molare della sostanza, M è la massa molare, p è la densità. Nel sistema internazionale SI, questo valore è misurato in metri cubi per mol (m 3 / mol).

Riso. 1. Formula del volume molare.

Il volume molare delle sostanze gassose differisce dalle sostanze allo stato liquido e solido in quanto un elemento gassoso con una quantità di 1 mol occupa sempre lo stesso volume (se si osservano gli stessi parametri).

Il volume del gas dipende dalla temperatura e dalla pressione, quindi il calcolo dovrebbe prendere il volume del gas in condizioni normali. Le condizioni normali sono considerate una temperatura di 0 gradi e una pressione di 101.325 kPa.

Il volume molare di 1 mol di gas in condizioni normali è sempre lo stesso e pari a 22,41 dm 3 /mol. Questo volume è chiamato volume molare di un gas ideale. Cioè, in 1 mole di qualsiasi gas (ossigeno, idrogeno, aria), il volume è 22,41 dm 3 / m.

Il volume molare in condizioni normali può essere derivato utilizzando l'equazione di stato per un gas ideale, che è chiamata equazione di Claiperon-Mendeleev:

dove R è la costante universale del gas, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Volume di una mole di gas V=RT/P=8.314*273.15/101.325=22.413 l/mol, dove T e P sono valori di temperatura (K) e pressione in condizioni normali.

Riso. 2. Tabella dei volumi molari.

Legge di Avogadro

Nel 1811 A. Avogadro avanzò l'ipotesi che volumi uguali di gas diversi nelle stesse condizioni (temperatura e pressione) contengano lo stesso numero di molecole. In seguito l'ipotesi venne confermata e divenne legge che porta il nome del grande scienziato italiano.

Riso. 3. Amedeo Avogadro.

La legge diventa chiara se ricordiamo che in una forma gassosa la distanza tra le particelle è incomparabilmente maggiore della dimensione delle particelle stesse.

Pertanto, dalla legge di Avogadro si possono trarre le seguenti conclusioni:

• Volumi uguali di tutti i gas presi alla stessa temperatura e alla stessa pressione contengono lo stesso numero di molecole.
• 1 mole di gas completamente diversi nelle stesse condizioni occupa lo stesso volume.
• Una mole di qualsiasi gas in condizioni normali occupa un volume di 22,41 litri.

La conseguenza della legge di Avogadro e il concetto di volume molare si basano sul fatto che una mole di qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di particelle (per i gas - molecole), pari alla costante di Avogadro.

Per scoprire il numero di moli di un soluto contenute in un litro di una soluzione, è necessario determinare la concentrazione molare della sostanza con la formula c \u003d n / V, dove n è la quantità di soluto, espressa in moli, V è il volume della soluzione, espresso in litri C - molarità.

Cosa abbiamo imparato?

Nel curriculum scolastico in chimica dell'ottavo anno viene studiato l'argomento "Volume molare". Una mole di gas contiene sempre lo stesso volume, pari a 22,41 metri cubi/mol. Questo volume è chiamato volume molare del gas.

Quiz sull'argomento

Valutazione del rapporto

Voto medio: 4.2. Voti totali ricevute: 64.

Una delle unità di base nel Sistema Internazionale di Unità (SI) è l'unità di misura di una sostanza è la mole.

Talpa – questa è una tale quantità di una sostanza che contiene tante unità strutturali di una data sostanza (molecole, atomi, ioni, ecc.) Quanti sono gli atomi di carbonio in 0,012 kg (12 g) di un isotopo di carbonio 12 Insieme a .

Dato che il valore della massa atomica assoluta per il carbonio è m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, puoi calcolare il numero di atomi di carbonio N MA contenuto in 0,012 kg di carbonio.

Una mole di qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di particelle di questa sostanza (unità strutturali). Il numero di unità strutturali contenute in una sostanza con una quantità di una mole è 6,02 10 23 e chiamato Il numero di Avogadro (N MA ).

Ad esempio, una mole di rame contiene 6,02 10 23 atomi di rame (Cu) e una mole di idrogeno (H 2) contiene 6,02 10 23 molecole di idrogeno.

massa molare(M) è la massa di una sostanza assunta in una quantità di 1 mol.

La massa molare è indicata dalla lettera M e ha l'unità [g/mol]. In fisica viene utilizzata la dimensione [kg/kmol].

Nel caso generale, il valore numerico della massa molare di una sostanza coincide numericamente con il valore della sua massa molecolare relativa (relativa atomica).

Ad esempio, il peso molecolare relativo dell'acqua è:

Mr (H 2 O) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 a.m.u.

La massa molare dell'acqua ha lo stesso valore, ma è espressa in g/mol:

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

Pertanto, una mole di acqua contenente 6,02 10 23 molecole d'acqua (rispettivamente 2 6,02 10 23 atomi di idrogeno e 6,02 10 23 atomi di ossigeno) ha una massa di 18 grammi. 1 mole di acqua contiene 2 moli di atomi di idrogeno e 1 mole di atomi di ossigeno.

1.3.4. Il rapporto tra la massa di una sostanza e la sua quantità

Conoscendo la massa di una sostanza e la sua formula chimica, e quindi il valore della sua massa molare, si può determinare la quantità di una sostanza e, viceversa, conoscendo la quantità di una sostanza, se ne può determinare la massa. Per tali calcoli, dovresti usare le formule:

dove ν è la quantità di sostanza, [mol]; mè la massa della sostanza, [g] o [kg]; M è la massa molare della sostanza, [g/mol] o [kg/kmol].

Ad esempio, per trovare la massa di solfato di sodio (Na 2 SO 4) nella quantità di 5 mol, troviamo:

1) il valore del peso molecolare relativo di Na 2 SO 4, che è la somma dei valori arrotondati delle relative masse atomiche:

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

2) il valore della massa molare della sostanza numericamente uguale ad essa:

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

3) e, infine, una massa di 5 mol di solfato di sodio:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Risposta: 710.

1.3.5. La relazione tra il volume di una sostanza e la sua quantità

In condizioni normali (n.a.), cioè a pressione R , pari a 101325 Pa (760 mm Hg), e temperatura T, pari a 273,15 K (0 С), una mole di vari gas e vapori occupa lo stesso volume, pari a 22,4 l.

Viene chiamato il volume occupato da 1 mole di gas o vapore al n volume molaregas e ha la dimensione di un litro per mole.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

Conoscere la quantità di sostanza gassosa (ν ) e valore del volume molare (V mol) puoi calcolarne il volume (V) in condizioni normali:

V = ν V mol,

dove ν è la quantità di sostanza [mol]; V è il volume della sostanza gassosa [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Al contrario, conoscendo il volume ( V) di una sostanza gassosa in condizioni normali, puoi calcolarne la quantità (ν) :