MOLINIS TŪRIS: SĄVOKA IR FORMULĖ, SKAIČIAVIMAS IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Molinis tūris yra intensyvus objekto, kad rodo, kiek vietos užima vienas mol nustatytą medžiagos arba junginio. Jis žymimas simboliu V _m ir yra išreiškiamas dm ³ / mol vienetais dujoms, o cm ³ / mol vienetais skysčiams ir kietoms medžiagoms, nes pastarieji yra labiau apriboti dėl didesnių tarpmolekulinių jėgų.

Ši savybė pasikartoja, kai tiriamos termodinaminės sistemos, susijusios su dujomis; nes skysčiams ir kietoms medžiagoms lygtys V _{m nustatyti} tampa sudėtingesnės ir netikslesnės. Taigi, kalbant apie pagrindinius kursus, molinis tūris visada yra susijęs su idealiųjų dujų teorija.

Etileno molekulės tūrį paviršutiniškai riboja žalias elipsoidas ir Avogadro skaičius, padaugintas iš šio kiekio. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.

Taip yra dėl to, kad idealiosioms ar tobulosioms dujoms nesvarbūs struktūriniai aspektai; visos jo dalelės vizualizuojamos kaip sferos, kurios elastingai susikerta viena su kita ir elgiasi vienodai, nesvarbu, kokia būtų jų masė ar savybės.

Tokiu atveju bet kokių idealių dujų molis tam tikrame slėgyje ir temperatūroje užims tą patį tūrį V _m . Tuomet sakoma, kad normaliomis P ir T, atitinkamai 1 atm ir 0 ° C sąlygomis, vienas molis idealių dujų užims 22,4 litro tūrio. Ši vertė yra naudinga ir apytikslė net vertinant tikras dujas.

Koncepcija ir formulė

Dujoms

Tiesioginė formulė rūšies moliniam tūriui apskaičiuoti yra:

V _m = V / n

Kur V yra tūris, kurį jis užima, o n - rūšių kiekis moliuose. Problema ta, kad V _m priklauso nuo slėgio ir temperatūros, kurią patiria molekulės, ir mes norime matematinės išraiškos, kurioje būtų atsižvelgiama į šiuos kintamuosius.

Vaizde etileno, H ₂ , C = CH ₂ , turi surištą molekulinę tūris riboja žaliosios elipsoido. Šis H ₂ C = CH ₂ gali pasisukti keliais būdais, tarsi minėtas elipsoidas būtų perkeltas erdvėje, kad būtų galima pamatyti, kiek tūrio jis užimtų (akivaizdžiai nereikšmingas).

Tačiau jei tokio žalio elipsoido tūris padauginamas iš N _A , Avogadro skaičiaus, tada mes molinės etileno molekulės; vienas molis elipsoidų sąveikauja tarpusavyje. Aukštesnėje temperatūroje molekulės atsiskirs viena nuo kitos; o esant didesniam slėgiui, jie susitraukia ir sumažėja jų tūris.

Todėl, V _m yra priklausoma nuo P ir T. Etilenas turi geometrija plokščių, todėl jis negali būti manoma, kad jos V _m yra tiksliai ir lygiai taip pat, kaip ir metano, CH ₄ , iš tetraedrinę geometrijos ir gali būti pavaizduota rutuliu, o ne elipsoidu.

Skysčiams ir kietoms medžiagoms

Skysčių ir kietų medžiagų molekulės ar atomai taip pat turi savo V _m , kuris gali būti maždaug susijęs su jų tankiu:

V _m = m / (dn)

Temperatūra skysčių ir kietųjų medžiagų moliniam tūriui daro didesnį poveikį nei slėgiui, jei pastarasis staiga nesikeičia arba yra per didelis (GPa tvarka). Taip pat, kaip minėta etileno atveju, V _m reikšmėms didelę įtaką turi geometrijos ir molekulinės struktūros .

Tačiau normaliomis sąlygomis pastebima, kad skirtingų skysčių ar kietų medžiagų tankis per daug nesiskiria; tas pats vyksta su jo moliniais tūriais. Atminkite, kad kuo jie tankesni, tuo mažesnis V _m bus .

Kietųjų dalelių molinis tūris taip pat priklauso nuo jų kristalinių struktūrų (jų vienetų tūrio).

Kaip apskaičiuoti molinį tūrį?

Skirtingai nuo skysčių ir kietų medžiagų, idealių dujų atveju yra lygtis, leidžianti apskaičiuoti V _m kaip P ir T funkciją ir jų pokyčius; tai yra idealių dujų:

P = nRT / V

Kurie pritaikomi išreikšti V / n:

V / n = RT / P

V _m = RT / P

Jei mes naudojame dujų konstantą R = 0,082 L · atm · K ^-1 · mol ^-1 , tada temperatūra turėtų būti išreikšta kelvinu (K), o slėgis atmosferoje. Atkreipkite dėmesį, kad čia matome, kodėl V _m yra intensyvi savybė: T ir P neturi nieko bendra su dujų mase, bet su jų tūriu.

Šie skaičiavimai galioja tik tokiomis sąlygomis, kai dujos elgiasi arti idealumo. Tačiau eksperimentuojant gautos vertės turi nedidelę paklaidą, palyginti su teorinėmis.

Molinės tūrio apskaičiavimo pavyzdžiai

1 pavyzdys

Yra dujos Y, kurių tankis yra 8,5 · ^10–4 g / cm ³ . Jei turite 16 gramų, atitinkančių 0,92 molio Y, suraskite jo molinį tūrį.

Iš tankio formulės galime apskaičiuoti, kokį Y tūrį užima šie 16 gramų:

V = 16 g / (8,5 · ^10–4 g / cm ³ )

= 18 823,52 cm ³ arba 18,82 L

Taigi V _m apskaičiuojamas tiesiogiai dalijant šį tūrį iš pateikto molių skaičiaus:

V _m = 18,82 L / 0,92 mol

= 20,45 l / mol arba L mol ^-1 arba dm ³ mol ^-1

2 pratimas

Ankstesniame Y pavyzdyje niekuomet nebuvo nurodyta, kokią temperatūrą patiria tų dujų dalelės. Darant prielaidą, kad Y dirbo atmosferos slėgyje, apskaičiuokite temperatūrą, reikalingą suspausti ją iki nustatyto molinio tūrio.

Pratybų teiginys yra ilgesnis nei rezoliucija. Mes naudojame lygtį:

V _m = RT / P

Bet mes išsprendžiame dėl T ir žinodami, kad atmosferos slėgis yra 1 atm, mes išsprendžiame:

T = V _m P / R

= (20,45 L / mol) (1 atm) / (0,082 L atm / K mol)

= 249,39 K

T. y., Vienas molis Y užims 20,45 litro, artimoje –23,76 ºC temperatūrai.

3 pratimas

Remdamiesi ankstesniais rezultatais, nustatykite V _m esant 0 ° C, 25 ° C temperatūrai ir esant absoliučiam nuliui atmosferos slėgyje.

Pavertę temperatūrą kelvinu, pirmiausia turime 273,17 K, 298,15 K ir 0 K. Mes sprendžiame tiesiogiai, pakeisdami pirmąją ir antrąją temperatūras:

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)

Pradžioje buvo minima 22,4 litro vertė. Atkreipkite dėmesį, kaip V _m didėja esant temperatūrai. Kai norime atlikti tą patį skaičiavimą su absoliučiuoju lygiu nuliui, mes pasiduodame trečiajam termodinamikos dėsniui:

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

= 0 L / mol (-273,15 ºC)

Dujų Y molinis tūris neturi būti; tai reiškia, kad jis buvo paverstas skysčiu ir ankstesnė lygtis nebegalioja.

Kita vertus, neįmanoma apskaičiuoti V _m esant absoliučiam nuliui. Tai atliekama pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, kuris sako, kad neįmanoma atvėsinti jokios medžiagos iki absoliučios nulio temperatūros.

Nuorodos

1. Ira N. Levine. (2014). Fizikochemijos principai. Šeštas leidimas. Mc Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Fizikinės chemijos sutartis. Antrasis leidimas. Aguilaras.
3. Vikipedija. (2019 m.). Molinis tūris. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Rugpjūčio 8 d.). Molinės tūrio apibrėžimas chemijoje. Atgauta iš: thinkco.com
5. BYJU'S. (2019 m.). Molinės tūrio formulė. Atgauta iš: byjus.com
6. González Monica. (2010 m. Spalio 28 d.). Molinis tūris. Atkurta iš: quimica.laguia2000.com