Молярный объем и количество вещества

Газообразные вещества в отличие от твёрдых и жидких: не имеют ни формы, ни объема. Они заполняют весь предоставленный объем вне зависимости от количества. По этой причине для количественных соотношений в случае газообразных веществ обязателен переход к некоторым обязательным условиям (по давлению и температуре).

В качестве таких условий выбраны нормальные условия (н.у.) (температура 0^оС или 273^оК и давление 1011300 Па) Экспериментально показано, что при н.у. 1 моль любого газообразного вещества занимает объем 22,4 л (0,0224 м³).

В таком случае количество газообразного вещества, занимающее объем V₀ (при н.у.!), может быть рассчитано по формуле:

Внимание!

1. V₀ – объем газообразного, а не жидкого или твердого состояния вещества.

2. V₀ – объем газообразного вещества не при любых условиях, а только при нормальных.

3. Для перевода объема в нормальные условия можно воспользоваться объединенным газовым законом или просто расчеты производить по уравнению Менделеева – Клапейрона.

где R = 8,31 Дж×моль^-1×град^-1 (газовая постоянная)

Для жидких и твердых веществ также существуют понятия молярного объема. Но рассчитываются они по совершенно другим формулам, использующим плотность вещества.

Плотность вещества может быть найдена в справочной литературе. Часто она указывается в системе СИ с размерностью [кг/м³], что соответствует размерности [г/дм³]. Для большинства жидких и твердых веществ плотность имеет порядок нескольких тысяч единиц. В химии, однако, часто используется плотность, выраженная в размерности [г/см³] (т.е. в тысячу раз меньше). Более того, сама размерность часто не указывается. Но определить размерность достаточно просто: в последнем случае она имеет значение 0,8 ¸ 20 (г/см³). Часто не делается различий между (г/см³) и (г/мл).

Разумеется, плотность вещества может быть использована и для газообразного состояния. Но в этом случае особое значение имеет относительная плотность одного газа по другому.

Относительная плотность газообразного вещества А по газообразному веществу В равна отношению масс газов в одинаковом объеме при одинаковых условиях и может быть легко определена экспериментально (в чем и состоит ее преимущество).

Но в силу особенностей свойств газообразных веществ это отношение не изменится при переходе от любого исходного объема к молярному (22,4 л) и от любых условий к нормальным условиям, т.е. это отношение равно отношению молярных масс газообразных веществ.

Это позволяет по экспериментально найденной относительной плотности неизвестного газа (А) по известному газу (В) рассчитать молярную массу неизвестного газа (А).