Питание и здоровье
Питание и здоровье

Особенности питания различных групп людей

Медицина в фото
Медицина в фото

Уникальные медицинские фото: органы, болезни, паразиты

Планирование беременности и зачатие
Планирование беременности

Рождение ребенка – важный шаг в жизни каждой семьи

Справочник по психиатрии
Справочник по психиатрии

Симптомы, диагноз, развитие, лечение

Главная / Лекции 1 курс / Общая и органическая химия / Вопрос 8. Определение молекулярной и атомной массы

Вопрос 8. Определение молекулярной и атомной массы

1. Закон Авогадро
Закон Авогадро открывает путь для экстремального определения молекулярных масс газов и веществ, переходящих в газообразное состояние без разложения. Пусть число молекул в заданном объеме сравниваемых газов составляет N. Если масса молекулы первого газа m1, а масса молекулы второго газа — m2, то массы заданных объемов, так как объемы принимаются равными, будут относиться, как молекулярные массы.

Отношение массы данного объема газа к массе такого же объема другого газа называется плотностью одного газа по второму и обозначается буквой D:

D = m1/m2

Принимая во внимание, что молярная масса пропорциональна молекулярной:

M = 6,02 * 1023m,

получаем: D = M1/M2

Плотность (D) газа показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого. Если известны плотность (D) первого газа по второму и молярная масса (M2) последнего, можно вычислить молярную массу (M1) первого газа.

Обычно плотность газа определяют по водороду или по воздуху, вводя соответственно обозначение DH или Dвозд..

Если известна плотность газа по водороду, то M1 = DH * M(H2), а так как молярная масса водорода округленно равна 2, то М1 = 2 DH.

Если известна плотность газа по воздуху, средняя молярная масса которого принимается равной 29, то искомая молярная масса газа M1 = 29 Dвозд..

Измерения объемов газов обычно проводят при условиях, отличных от нормальных. Для приведения объема газа к нормальным условиям используют уравнение объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака

p * V/T=p0 * V0/T0

В этом уравнении V — объем данной массы газа при заданных давлении (p) и температуре (T) (в Кельвинах); V0 — объем этой же массы газа при нормальных условиях (при давлении 101325 Па, или 760 мм рт. ст. и температуре 273 К).

Если V0 означает объем, занимаемый при нормальных условиях 1 молем газа, т. е. 22,4 л, то для всех газов соотношение p0 * V0/T0 будет постоянной величиной. Эта величина называется универсальной газовой постоянной, обозначается буквой R, имеет размерность: единица энергии/(Кельвин(моль). Численное значение R зависит от единиц, в которых выражаются объем и давление газа.

В Международной системе единиц (СИ) давление выражается в паскалях (Па, 1 Па = 1 Н/м2), объем в кубических метрах (м3), следовательно значение универсальной газовой постоянной определяется значением:

R = 1,013 * 105 * 22,4 * 10-3/273 = 8,314 Дж/(К(моль)

В практике химических исследований объем и давление часто выражают в единицах других систем: объем — в литрах или миллилитрах, давление — в атмосферах или миллилитрах ртутного столба. Для перевода результатов измерений в единицы СИ пользуются соотношениями:

1 атм = 760 мм рт. ст. = 101325 Па

1 мм рт. ст. = 1,31 * 10-3 атм = 133,322 Па

Если давление р0 выражено в атмосферах, а объем V0 — в литрах, то

R=V0 * p0/n * T=22,4* 1/1 * 273=0,082 л * атм/(К(моль)

Для случая, когда р0 выражено в миллиметрах ртутного столба, а объем V0 — в миллилитрах, получим

R=V0* p0/n* T=760* 22400/1 * 273=62360 мл * мм рт.ст. /(К(моль)

Для n молей газа это уравнение приобретает следующий вид:

pV = nRТ

Это уравнение получило название уравнение Клапейрона-Менделеева. Учитывая, что число молей газа (n) равно отношению массы газа в граммах к его мольной массе, т. е. n = m / M, уравнение Клапейрона-Менделеева часто применяют в виде

p * V=(m/M) * (R * T)

Уравнение Клапейрона-Менделеева позволяет рассчитать молярную массу, а, следовательно, и молекулярную массу любого вещества, находящегося в газообразном состоянии:

M=m * R * T/p * V