MOLAR HACIM: KAVRAM VE FORMÜL, HESAPLAMA VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2024

Mol hacmi kadar alan belirlenen madde veya bileşiğin bir mol kaplar ne kadar daha yoğun bir özelliktir. Bu sembol V ile temsil edilir _m ve dm birimi cinsinden ifade edilir ³ cm gazlar için / mol ve ³ bağlı ikinci daha kuvvetler arası onların daha fazla sarmalanması gerçeğine / mol sıvı ve katılar için.

Bu özellik, gazları içeren termodinamik sistemleri incelerken tekrar eder; , sıvılar ve katılar için, denklem V belirlemek için _m, daha karmaşık ve yanlış hale gelir. Bu nedenle, temel kurslar söz konusu olduğunda, molar hacim her zaman ideal gaz teorisi ile ilişkilendirilir.

Bir etilen molekülünün hacmi yüzeysel olarak yeşil elipsoid ile sınırlıdır ve Avogadro'nun sayısı bu miktarın katıdır. Kaynak: Gabriel Bolívar.

Bunun nedeni, yapısal özelliklerin ideal veya mükemmel gazlar için alakasız olmasıdır; tüm parçacıkları, birbirleriyle elastik olarak çarpışan ve kütleleri veya özellikleri ne olursa olsun aynı şekilde davranan küreler olarak görselleştirilir.

Bu durumda olmak, herhangi bir ideal gaz mol, belirli bir basınç ve sıcaklıkta, aynı ses V'da, işgal edecek _m . Daha sonra, normal P ve T, sırasıyla 1 atm ve 0 ºC koşulları altında, bir mol ideal gazın 22,4 litrelik bir hacmi kaplayacağı söylenir. Bu değer, gerçek gazları değerlendirirken bile yararlı ve yaklaşıktır.

Kavram ve formül

Gazlar için

Bir türün molar hacmini hesaplamak için hemen formül:

V _m = V / n

V kapladığı hacim ve n, mol cinsinden türlerin miktarıdır. Sorun şu ki V _m , moleküllerin maruz kaldığı basınç ve sıcaklığa bağlı ve biz bu değişkenleri hesaba katan matematiksel bir ifade istiyoruz.

Resimde etilen, H ₂ , C = CH ₂ , yeşil bir elipsoid sınırlı ilişkili bir molekül hacmi vardır. Bu, H ₂ C = CH ₂ elipsoid bu (tabii ki göz ardı edilebilir) işgal ne kadar birim görselleştirmek için boşlukta taşınan bahsedilen gibi, birden çok yönden, dönebilir.

Bununla birlikte, bu tür yeşil elipsoidin hacmi N _A , yani Avogadro sayısı ile çarpılırsa , o zaman mol etilen molekülü olur; birbirleriyle etkileşime giren bir mol elipsoid. Daha yüksek sıcaklıklarda moleküller birbirinden ayrılacaktır; daha yüksek basınçta iken, küçülürler ve hacimlerini azaltırlar.

Bu nedenle, V _m P bağlıdır ve onun V düşünülebilir olamaz yani T. Etilen, bir uçak geometriye sahiptir _m, hassas ve metan ile tamamen aynı, CH'dir ₄ tetrahedral geometri ve yetenekli, bir elipsoid değil, bir küre ile temsil edilmelidir.

Sıvılar ve katılar için

Moleküller veya sıvılar ve katıların atomları da kendi V sahip _m kabaca yoğunluğu ile ilişkili olabilir:

V _m = m / (dn)

Sıcaklık, sıvıların ve katıların molar hacmini, aniden değişmediği veya aşırı olduğu sürece (GPa düzeninde) basınçtan daha fazla etkiler. Aynı şekilde, etilen ile de belirtildiği gibi, geometriler ve moleküler yapılar, _Vm değerleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir .

Bununla birlikte, normal koşullar altında, farklı sıvılar veya katılar için yoğunlukların büyüklüklerinde çok fazla değişmediği gözlenmiştir; aynısı molar hacimleri için de geçerlidir. Ne kadar yoğun olurlarsa, V _m'nin o kadar küçük olacağını unutmayın .

Katılarla ilgili olarak, molar hacimleri ayrıca kristal yapılarına (birim hücrelerinin hacmine) bağlıdır.

Molar hacim nasıl hesaplanır?

Sıvılardan ve katılardan farklı olarak, ideal gazlar için V _m'yi P ve T'nin bir fonksiyonu olarak ve bunların değişimlerini hesaplamamıza izin veren bir denklem vardır ; bu, ideal gazlarınki:

P = nRT / V

V / n'yi ifade etmek için yerleştirilen:

V / n = RT / P

V _m = RT / P

Gaz sabiti R = 0.082 L · atm · K ^-1 · mol ^{-1 kullanırsak} , sıcaklıklar kelvin (K) ve atmosferlerdeki basınçlar olarak ifade edilmelidir. Burada V _m'nin neden yoğun bir özellik olduğu gözlemlendiğine dikkat edin : T ve P'nin gazın kütlesiyle değil, hacmiyle ilgisi vardır.

Bu hesaplamalar, yalnızca gazların idealliğe yakın davrandığı koşullar altında geçerlidir. Bununla birlikte, deney yoluyla elde edilen değerlerin teorik değerlere göre küçük bir hata payı vardır.

Molar hacim hesaplama örnekleri

örnek 1

Yoğunluğu 8.5 · ^10-4 g / cm ³ olan bir Y gazı vardır . 0,92 mol Y'ye eşdeğer 16 gramınız varsa, molar hacmini bulun.

Yoğunluk formülünden, bu 16 gramın hangi Y hacmini kapladığını hesaplayabiliriz:

V = 16 g / (8,5 · ^10-4 g / cm ³ )

= 18,823,52 cm ³ veya 18,82 L

Dolayısıyla V _m , bu hacmi verilen mol sayısına bölerek doğrudan hesaplanır:

V _m = 18.82 L / 0.92 mol

= 20.45 L / mol veya L mol ^-1 veya dm ³ mol ^-1

Egzersiz 2

Önceki Y örneğinde, o gazın parçacıklarının yaşadığı sıcaklığın ne olduğu hiçbir zaman belirtilmemiştir. Y'nin atmosferik basınçta çalıştığını varsayarak, onu belirlenen molar hacme sıkıştırmak için gereken sıcaklığı hesaplayın.

Alıştırmanın açıklaması, çözümünden daha uzundur. Denklemi kullanıyoruz:

V _m = RT / P

Ancak T için çözeriz ve atmosfer basıncının 1 atm olduğunu bilerek çözeriz:

T = V _m P / R

= (20.45 L / mol) (1 atm) / (0.082 L atm / K mol)

= 249,39 K

Yani bir mol Y -23,76 ºC'ye yakın bir sıcaklıkta 20,45 litre kaplayacaktır.

Egzersiz 3

Önceki sonuçların ardından, 0 ° C, 25 ° C'de ve atmosferik basınçta mutlak sıfırda V _m'yi belirleyin .

Sıcaklıkları kelvin'e dönüştürürsek, ilk önce 273.17 K, 298.15 K ve 0 K'ya sahibiz.İlk ve ikinci sıcaklıkları değiştirerek doğrudan çözeriz:

V _m = RT / P

= (0,082 L atm / K mol) (273,15 K) / 1 atm

= 22.40 L / mol (0 ºC)

= (0,082 L atm / K mol) (298,15 K) / 1 atm

= 24,45 L / mol (25ºC)

Başlangıçta 22,4 litre değerinden bahsedilmişti. V _m'nin sıcaklıkla nasıl arttığına dikkat edin . Aynı hesaplamayı mutlak sıfır ile yapmak istediğimizde, termodinamiğin üçüncü yasasına rastlıyoruz:

(0,082 L atm / K mol) (0 K) / 1 atm

= 0 L / mol (-273,15 ºC)

Y gazının var olmayan bir molar hacmi olamaz; bu, bir sıvıya dönüştürüldüğü ve önceki denklemin artık geçerli olmadığı anlamına gelir.

Öte yandan, V _m'yi mutlak sıfırda hesaplamanın imkansızlığı, herhangi bir maddeyi mutlak sıfır sıcaklığına soğutmanın imkansız olduğunu söyleyen termodinamiğin üçüncü yasasına uymaktadır.

Referanslar

1. Ira N. Levine. (2014). Fizikokimyanın İlkeleri. Altıncı baskı. Mc Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Fiziksel kimya antlaşması. İkinci baskı. Aguilar.
3. Vikipedi. (2019). Molar hacim. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Ağustos 2019). Kimyada Molar Hacim Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
5. BYJU'NUN. (2019). Molar Hacim Formülü. Byjus.com'dan kurtarıldı
6. González Monica. (28 Ekim 2010). Molar hacim. Quimica.laguia2000.com adresinden kurtarıldı