Madde miktarı. Molar kütle

M kütle, M molar kütle, V hacimdir.

4. Avogadro yasası. 1811 yılında İtalyan fizikçi Avogadro tarafından kuruldu. Aynı sıcaklıkta ve aynı basınçta alınan herhangi bir gazın aynı hacimleri aynı sayıda molekül içerir.

Böylece, bir maddenin miktarı kavramını formüle edebiliriz: Bir maddenin 1 molü, 6,02 * 10 23'e eşit sayıda parçacık içerir (Avogadro sabiti olarak adlandırılır)

Bu yasanın sonucu şu: Normal koşullar altında (P 0 =101,3 kPa ve T 0 =298 K), herhangi bir gazın 1 molü 22,4 litreye eşit bir hacim kaplar.

5. Boyle-Mariotte Yasası

Sabit sıcaklıkta, belirli bir miktardaki gazın hacmi, altında bulunduğu basınçla ters orantılıdır:

6. Gay-Lussac Yasası

Sabit basınçta gaz hacmindeki değişiklik sıcaklıkla doğru orantılıdır:

V/T = sabit.

7. Gazın hacmi, basıncı ve sıcaklığı arasındaki ilişki ifade edilebilir Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac yasalarının birleşimi, gaz hacimlerini bir durumdan diğerine dönüştürmek için kullanılır:

P 0 , V 0 , T 0 - normal koşullar altında hacim ve sıcaklık basıncı: P 0 =760 mm Hg. Sanat. veya 101,3 kPa; T 0 =273 K (0 0 C)

8. Moleküler değerin bağımsız değerlendirmesi kitleler M sözde kullanılarak yapılabilir ideal gaz hal denklemleri veya Clapeyron-Mendeleev denklemleri :

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

Nerede R - Kapalı bir sistemdeki gaz basıncı, V- sistemin hacmi, T - gaz kütlesi, T - mutlak sıcaklık, R- Evrensel gaz sabiti.

Sabitin değerinin R normal koşullarda bir mol gazı karakterize eden değerlerin denklem (1.1) ile değiştirilmesiyle elde edilebilir:

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

Problem çözme örnekleri

Örnek 1. Gaz hacminin normal şartlara getirilmesi.

50 0 C sıcaklıkta ve 0,954×10 5 Pa basınçta bulunan 0,4×10-3 m3 gaz hangi hacmi (sayı) kaplayacaktır?

Çözüm. Gazın hacmini normal koşullara getirmek için Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac yasalarını birleştiren genel bir formül kullanın:

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

Gazın hacmi (n.s.) eşittir, burada T 0 = 273 K; p 0 = 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m3 = 0,32×10 -3 m3.

(Normda) gaz, 0,32×10-3 m3'e eşit bir hacim kaplar.

Örnek 2. Bir gazın bağıl yoğunluğunun moleküler ağırlığından hesaplanması.

Hidrojen ve havaya dayalı etanın C 2 H 6 yoğunluğunu hesaplayın.

Çözüm. Avogadro yasasından, bir gazın diğerine göre bağıl yoğunluğunun moleküler kütlelerin oranına eşit olduğu sonucu çıkar ( M h) bu gazların, yani. D=M1 /M2. Eğer M1 C2H6 = 30, M2 H2 = 2, havanın ortalama moleküler ağırlığı 29'dur, bu durumda etanın hidrojene göre bağıl yoğunluğu şöyledir: D H2 = 30/2 =15.

Havadaki etanın bağıl yoğunluğu: D hava= 30/29 = 1,03, yani. Etan hidrojenden 15 kat, havadan ise 1,03 kat daha ağırdır.

Örnek 3. Bir gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığının bağıl yoğunluğa göre belirlenmesi.

%80 metan ve %20 oksijenden (hacimce) oluşan bir gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığını, bu gazların hidrojene göre bağıl yoğunluklarını kullanarak hesaplayın.

Çözüm. Genellikle hesaplamalar, iki bileşenli bir gaz karışımındaki gazların hacimlerinin oranının, karışımın yoğunluğu ile bu karışımı oluşturan gazların yoğunlukları arasındaki farklarla ters orantılı olduğunu belirten karıştırma kuralına göre yapılır. . Gaz karışımının hidrojene göre bağıl yoğunluğunu şu şekilde gösterelim: D H2. metanın yoğunluğundan daha büyük, ancak oksijenin yoğunluğundan daha az olacaktır:

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

Bu gaz karışımının hidrojen yoğunluğu 9,6'dır. gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığı M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Örnek 4. Bir gazın molar kütlesinin hesaplanması.

13 0 C sıcaklıkta ve 1.040×10 5 Pa basınçta 0,327×10-3 m3 gazın kütlesi 0,828×10-3 kg'a eşittir. Gazın molar kütlesini hesaplayın.

Çözüm. Bir gazın molar kütlesi Mendeleev-Clapeyron denklemi kullanılarak hesaplanabilir:

Nerede M– gazın kütlesi; M– gazın molar kütlesi; R– değeri kabul edilen ölçüm birimleriyle belirlenen molar (evrensel) gaz sabiti.

Basınç Pa cinsinden ve hacim m3 cinsinden ölçülürse, o zaman R=8,3144×10 3 J/(kmol×K).

Uluslararası Birim Sistemindeki (SI) temel birimlerden biri Bir maddenin miktar birimi moldür.

köstebek – bu, belirli bir maddenin (moleküller, atomlar, iyonlar vb.) 0,012 kg (12 g) karbon izotopunda bulunan karbon atomları kadar yapısal birimi içeren madde miktarıdır 12 İLE .

Karbon için mutlak atom kütlesinin değerinin eşit olduğu düşünülürse M(C) = 1,99 10  26 kg, karbon atomu sayısı hesaplanabilir N A 0,012 kg karbonda bulunur.

Herhangi bir maddenin bir molü, bu maddenin aynı sayıda parçacığını (yapısal birimler) içerir. Bir mol miktarındaki bir maddede bulunan yapısal birimlerin sayısı 6,02 10'dur. 23 ve denir Avogadro sayısı (N A ).

Örneğin, bir mol bakır 6,02 10 23 bakır atomu (Cu) içerir ve bir mol hidrojen (H2) 6,02 10 23 hidrojen molekülü içerir.

Molar kütle(M) 1 mol miktarında alınan bir maddenin kütlesidir.

Molar kütle M harfiyle gösterilir ve [g/mol] boyutuna sahiptir. Fizikte [kg/kmol] birimini kullanırlar.

Genel durumda, bir maddenin molar kütlesinin sayısal değeri, onun bağıl moleküler (göreceli atomik) kütlesinin değeriyle sayısal olarak çakışır.

Örneğin suyun bağıl moleküler ağırlığı şöyledir:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 a.m.u.

Suyun molar kütlesi aynı değere sahiptir ancak g/mol cinsinden ifade edilir:

M (H20) = 18 g/mol.

Böylece, 6,02 10 23 su molekülü (sırasıyla 2 6,02 10 23 hidrojen atomu ve 6,02 10 23 oksijen atomu) içeren bir mol suyun kütlesi 18 gramdır. Madde miktarı 1 mol olan su, 2 mol hidrojen atomu ve 1 mol oksijen atomu içerir.

1.3.4. Bir maddenin kütlesi ile miktarı arasındaki ilişki

Bir maddenin kütlesini ve kimyasal formülünü ve dolayısıyla molar kütlesinin değerini bilerek, maddenin miktarını belirleyebilirsiniz ve bunun tersine, maddenin miktarını bilerek kütlesini belirleyebilirsiniz. Bu tür hesaplamalar için aşağıdaki formülleri kullanmalısınız:

burada ν madde miktarıdır, [mol]; M– maddenin kütlesi, [g] veya [kg]; M – maddenin molar kütlesi, [g/mol] veya [kg/kmol].

Örneğin, sodyum sülfatın (Na2S04) kütlesini 5 mol miktarında bulmak için şunları buluruz:

1) bağıl atom kütlelerinin yuvarlanmış değerlerinin toplamı olan Na2S04'ün bağıl moleküler kütlesinin değeri:

Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,

2) maddenin molar kütlesinin sayısal olarak eşit değeri:

M(Na2S04) = 142 gr/mol,

3) ve son olarak 5 mol sodyum sülfatın kütlesi:

m = ν M = 5 mol · 142 g/mol = 710 g.

Cevap: 710.

1.3.5. Bir maddenin hacmi ile miktarı arasındaki ilişki

Normal koşullar altında (n.s.), yani. baskı altında R , 101325 Pa'ya (760 mm Hg) eşit ve sıcaklık T, 273,15 K'ye (0 С) eşit olduğunda, bir mol farklı gaz ve buharlar aynı hacmi kaplar 22,4 l.

1 mol gaz veya buharın yer seviyesinde kapladığı hacme ne ad verilir? molar hacimgazdır ve mol başına litre boyutundadır.

V mol = 22,4 l/mol.

Gaz halindeki maddenin miktarını bilmek (ν ) Ve molar hacim değeri (V mol) normal koşullar altında hacmini (V) hesaplayabilirsiniz:

V = ν V mol,

burada ν madde miktarıdır [mol]; V – gaz halindeki maddenin hacmi [l]; V mol = 22,4 l/mol.

Ve tersine, hacmi bilmek ( V) normal koşullar altında gaz halindeki bir maddenin miktarı (ν) hesaplanabilir :

Kütle ve hacmin yanı sıra, kimyasal hesaplamalarda genellikle maddenin miktarı, maddede bulunan yapısal birimlerin sayısıyla orantılı olarak kullanılır. Her durumda hangi yapısal birimlerin (moleküller, atomlar, iyonlar vb.) kastedildiği belirtilmelidir. Bir maddenin miktar birimi moldür.

Mol, 12 g 12C karbon izotopundaki atom sayısı kadar molekül, atom, iyon, elektron veya diğer yapısal birim içeren madde miktarıdır.

1 mol maddede bulunan yapısal birimlerin sayısı (Avogadro sabiti) büyük bir doğrulukla belirlenir; pratik hesaplamalarda 6,02 1024 mol -1'e eşit alınır.

Bir maddenin 1 molünün gram cinsinden kütlesinin (molar kütle), sayısal olarak bu maddenin bağıl moleküler kütlesine eşit olduğunu göstermek zor değildir.

Dolayısıyla serbest klor C1g'nin bağıl molekül ağırlığı (veya kısaca molekül ağırlığı) 70,90'dır. Bu nedenle moleküler klorun molar kütlesi 70,90 g/mol'dür. Bununla birlikte, 1 mol Cl klor molekülü 2 mol klor atomu içerdiğinden, klor atomlarının molar kütlesi bunun yarısı kadardır (45,45 g/mol).

Avogadro yasasına göre, aynı sıcaklık ve aynı basınçta alınan herhangi bir gazın eşit hacimleri, aynı sayıda molekül içerir. Başka bir deyişle, herhangi bir gazın aynı sayıda molekülü aynı koşullar altında aynı hacmi kaplar. Aynı zamanda herhangi bir gazın 1 molü aynı sayıda molekül içerir. Sonuç olarak, aynı koşullar altında herhangi bir gazın 1 mol'ü aynı hacmi kaplar. Bu hacme gazın molar hacmi denir ve normal şartlarda (0°C, basınç 101, 425 kPa) 22,4 litreye eşittir.

Örneğin, "havanın karbondioksit içeriği %0,04 (hacim)" ifadesi, hava basıncına eşit kısmi CO2 basıncında ve aynı sıcaklıkta havada bulunan karbondioksitin alınacağı anlamına gelir. havanın kapladığı toplam hacmin %0,04'üne kadar.

Test görevi

1. 1 g NH4 ve 1 g N2'de bulunan molekül sayısını karşılaştırın. Molekül sayısı hangi durumda ve kaç kat daha fazladır?

2. Bir kükürt dioksit molekülünün kütlesini gram cinsinden ifade edin.

4. Standart koşullar altında 5,00 ml klorda kaç molekül vardır?

4. Normal koşullar altında 27 10 21 gaz molekülü hangi hacmi kaplar?

5. Bir NO 2 molekülünün kütlesini gram cinsinden ifade edin -

6. 1 mol O2 ve 1 mol Oz'un kapladığı hacimlerin oranı nedir (koşullar aynıdır)?

7. Aynı koşullar altında eşit kütlelerde oksijen, hidrojen ve metan alınır. Alınan gazların hacimlerinin oranını bulun.

8. Normal şartlarda 1 mol suyun ne kadar hacim kaplayacağı sorusuna cevap: 22,4 litre. Bu doğru cevap mı?

9. Bir HCl molekülünün kütlesini gram cinsinden ifade edin.

CO2'nin hacimsel içeriği %0,04 ise (normal koşullar) 1 litre havada kaç molekül karbondioksit vardır?

10. Normal koşullar altında herhangi bir gazın 1 m4'ü kaç mol içerir?

11. Bir H 2 O- molekülünün kütlesini gram olarak ifade edin.

12. Hacim ise 1 litre havada kaç mol oksijen vardır?

14. Hacimsel içeriği %78 ise (normal koşullar) 1 litre havada kaç mol nitrojen bulunur?

14. Aynı koşullar altında eşit kütlelerde oksijen, hidrojen ve nitrojen alınır. Alınan gazların hacimlerinin oranını bulun.

15. 1 g NO2 ve 1 g N2'de bulunan molekül sayısını karşılaştırın. Molekül sayısı hangi durumda ve kaç kat daha fazladır?

16. Standart koşullar altında 2,00 ml hidrojende kaç molekül bulunur?

17. Bir H 2 O- molekülünün kütlesini gram olarak ifade edin.

18. Normal koşullar altında 17 10 21 gaz molekülü hangi hacmi kaplar?

KİMYASAL REAKSİYONLARIN ORANI

Kavramı tanımlarken kimyasal reaksiyon hızı Homojen ve heterojen reaksiyonları birbirinden ayırmak gerekir. Homojen bir sistemde, örneğin bir çözeltide veya bir gaz karışımında bir reaksiyon meydana gelirse, sistemin tüm hacmi boyunca meydana gelir. Homojen reaksiyonun hızı sistemin birim hacmi başına birim zamanda reaksiyona giren veya reaksiyon sonucu oluşan madde miktarıdır. Bir maddenin mol sayısının dağıldığı hacme oranı, maddenin molar konsantrasyonu olduğundan, homojen bir reaksiyonun hızı şu şekilde de tanımlanabilir: Herhangi bir maddenin birim zamandaki konsantrasyonundaki değişiklik: başlangıç reaktifi veya reaksiyon ürünü. Hesaplama sonucunun reaktif veya ürün bazında olmasına bakılmaksızın her zaman pozitif olmasını sağlamak için formülde “±” işareti kullanılır:

Reaksiyonun niteliğine bağlı olarak zaman, SI sisteminin gerektirdiği gibi yalnızca saniye cinsinden değil, dakika veya saat cinsinden de ifade edilebilir. Reaksiyon sırasında hızının büyüklüğü sabit değildir, ancak sürekli olarak değişir: başlangıç maddelerinin konsantrasyonları azaldıkça azalır. Yukarıdaki hesaplama, belirli bir Δτ = τ 2 – τ 1 zaman aralığında reaksiyon hızının ortalama değerini verir. Gerçek (anlık) hız, Δ oranının yöneldiği sınır olarak tanımlanır İLE/ Δτ → 0'da Δτ, yani gerçek hız, konsantrasyonun zamana göre türevine eşittir.

Denklemi birden farklı stokiyometrik katsayılar içeren bir reaksiyon için farklı maddeler için ifade edilen hız değerleri aynı değildir. Örneğin A + 4B = D + 2E reaksiyonu için A maddesinin tüketimi bir mol, B maddesinin tüketimi üç mol ve E maddesinin arzı iki moldür. Bu yüzden υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) veya υ (E) . = ⅔ υ (İÇİNDE) .

Heterojen bir sistemin farklı fazlarında bulunan maddeler arasında bir reaksiyon meydana gelirse, bu yalnızca bu fazlar arasındaki arayüzde meydana gelebilir. Örneğin bir asit çözeltisi ile bir metal parçası arasındaki etkileşim yalnızca metalin yüzeyinde meydana gelir. Heterojen reaksiyonun hızı birim arayüz yüzeyi başına birim zaman başına reaksiyona giren veya reaksiyon sonucu oluşan madde miktarıdır:

Kimyasal reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığı, kütle etki yasası ile ifade edilir: sabit bir sıcaklıkta, bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyon denklemindeki bu maddelerin formüllerindeki katsayılara eşit güçlere yükseltilmiş reaksiyona giren maddelerin molar konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır.. Daha sonra reaksiyon için

2A + B → ürünler

oran geçerlidir υ ~ · İLE A 2 · İLE B ve eşitliğe geçiş için bir orantı katsayısı tanıtılır k, isminde reaksiyon hızı sabiti:

υ = k· İLE A 2 · İLE B = k·[A] 2 ·[B]

(formüllerdeki molar konsantrasyonlar harfle gösterilebilir İLE ilgili indeks ve köşeli parantez içine alınmış maddenin formülü ile birlikte). Reaksiyon hız sabitinin fiziksel anlamı, tüm reaktanların 1 mol/l'ye eşit konsantrasyonlarındaki reaksiyon hızıdır. Reaksiyon hız sabitinin boyutu denklemin sağ tarafındaki faktör sayısına bağlıdır ve c –1 olabilir; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2), vb. yani her durumda hesaplamalarda reaksiyon hızı mol · l –1 · s –1 cinsinden ifade edilir.

Heterojen reaksiyonlar için kütle etki yasası denklemi yalnızca gaz fazında veya çözeltide bulunan maddelerin konsantrasyonlarını içerir. Bir maddenin katı fazdaki konsantrasyonu sabit bir değerdir ve hız sabitine dahil edilir, örneğin kömür C + O2 = CO2'nin yanma işlemi için kütle etki yasası yazılmıştır:

υ = k ben·sabit··= k·,

Nerede k= k ben inşaat

Bir veya daha fazla maddenin gaz olduğu sistemlerde reaksiyon hızı aynı zamanda basınca da bağlıdır. Örneğin, hidrojen iyot buharı H2 + I2 = 2HI ile etkileşime girdiğinde, kimyasal reaksiyonun hızı şu ifadeyle belirlenecektir:

υ = k··.

Örneğin basıncı 4 kat artırırsanız, sistemin kapladığı hacim aynı miktarda azalacak ve sonuç olarak reaksiyona giren maddelerin her birinin konsantrasyonu aynı miktarda artacaktır. Bu durumda reaksiyon hızı 9 kat artacaktır

Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı van't Hoff kuralıyla tanımlanır: Sıcaklıktaki her 10 derecelik artışla reaksiyon hızı 2-4 kat artar.. Bu, aritmetik bir ilerlemeyle sıcaklık arttıkça kimyasal reaksiyonun hızının üstel olarak arttığı anlamına gelir. İlerleme formülündeki temel reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıγ, sıcaklıktaki 10 derecelik bir artışla belirli bir reaksiyonun hızının (veya aynı şey olan hız sabitinin) kaç kat arttığını gösterir. Matematiksel olarak Van't Hoff kuralı şu formüllerle ifade edilir:

veya

başlangıçtaki reaksiyon hızları sırasıyla nerede ve T 1 ve son T 2 sıcaklık. Van't Hoff kuralı aşağıdaki ilişkilerle de ifade edilebilir:

; ; ; ,

burada ve sırasıyla sıcaklıktaki reaksiyonun hız ve hız sabitidir T; ve – sıcaklıkta aynı değerler T +10N; N– “on derecelik” aralıkların sayısı ( N =(T 2 –T 1)/10), sıcaklığın değiştiği (tam sayı veya kesirli sayı, pozitif veya negatif olabilir).

Test görevi

1. A + B -> AB reaksiyonu için hız sabitinin değerini bulun, eğer A ve B maddelerinin konsantrasyonları sırasıyla 0,05 ve 0,01 mol/l'ye eşitse, reaksiyon hızı 5 · 10 -5 mol/(l) ise -dak).

2. A maddesinin konsantrasyonu 2 kat arttırılırsa ve B maddesinin konsantrasyonu 2 kat azaltılırsa 2A + B -> A2B reaksiyon hızı kaç kez değişir?

4. 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g) sistemindeki B 2 maddesinin konsantrasyonu, A maddesinin konsantrasyonu 4 kat azalacak şekilde kaç kez artırılmalıdır? direkt reaksiyonun hızı değişmez mi?

4. 3A+B->2C+D reaksiyonunun başlamasından bir süre sonra maddelerin konsantrasyonları şu şekildeydi: [A] =0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/1; [C] =0,008 mol/l. A ve B maddelerinin başlangıç derişimleri nelerdir?

5. CO + C12 = COC12 sisteminde konsantrasyon 0,04'ten 0,12 mol/l'ye, klor konsantrasyonu ise 0,02'den 0,06 mol/l'ye çıkarıldı. İleri reaksiyonun hızı kaç kat arttı?

6. A ve B maddeleri arasındaki reaksiyon şu denklemle ifade edilir: A + 2B → C. Başlangıç konsantrasyonları şöyledir: [A] 0 = 0,04 mol/l, [B] o = 0,05 mol/l. Reaksiyon hızı sabiti 0,4'tür. A maddesinin konsantrasyonu 0,01 mol/l azaldığında başlangıç reaksiyon hızını ve bir süre sonra reaksiyon hızını bulun.

7. Kapalı bir kapta meydana gelen 2CO + O2 = 2CO2 reaksiyonunun hızı, basınç iki katına çıkarsa nasıl değişir?

8. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı değerini 4'e eşit alarak sistemin sıcaklığı 20 °C'den 100 °C'ye çıkarıldığında reaksiyon hızının kaç kat artacağını hesaplayın.

9. Sistemdeki basınç 4 kat arttırılırsa 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) reaksiyon hızı nasıl değişir?

10. Sistemin hacmi 4 kat azaltılırsa 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) reaksiyon hızı nasıl değişir?

11. NO konsantrasyonu 4 kat arttırılırsa 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) reaksiyonunun hızı nasıl değişir?

12. Sıcaklıkta 40 derecelik bir artışla reaksiyon hızı artarsa, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı nedir?

15,6 kat mı artıyor?

14. . A + B -> AB reaksiyonu için hız sabitinin değerini bulun, eğer A ve B maddelerinin konsantrasyonları sırasıyla 0,07 ve 0,09 mol/l'ye eşitse, reaksiyon hızı 2,7 · 10 -5 mol/(l-dak) ise ).

14. A ve B maddeleri arasındaki reaksiyon şu denklemle ifade edilir: A + 2B → C. Başlangıç konsantrasyonları şöyledir: [A] 0 = 0,01 mol/l, [B] o = 0,04 mol/l. Reaksiyon hızı sabiti 0,5'tir. A maddesinin konsantrasyonu 0,01 mol/l azaldığında başlangıç reaksiyon hızını ve bir süre sonra reaksiyon hızını bulun.

15. Sistemdeki basınç iki katına çıkarsa 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) reaksiyon hızı nasıl değişir?

16. CO + C12 = COC12 sisteminde konsantrasyon 0,05'ten 0,1 mol/l'ye, klor konsantrasyonu ise 0,04'ten 0,06 mol/l'ye çıkarıldı. İleri reaksiyonun hızı kaç kat arttı?

17. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı değerini 2'ye eşit alarak sistemin sıcaklığı 20 °C'den 80 °C'ye çıkarıldığında reaksiyon hızının kaç kat artacağını hesaplayın.

18. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı değerini 4'e eşit alarak sistemin sıcaklığı 40 °C'den 90 °C'ye çıkarıldığında reaksiyon hızının kaç kat artacağını hesaplayın.

KİMYASAL BAĞ. MOLEKÜLLERİN OLUŞUMU VE YAPISI

1.Ne tür kimyasal bağları biliyorsunuz? Değerlik bağı yöntemini kullanarak iyonik bağ oluşumuna bir örnek verin.

2. Hangi kimyasal bağa kovalent denir? Kovalent bağ tipinin özelliği nedir?

4. Kovalent bağ hangi özellikleri karakterize eder? Bunu belirli örneklerle gösterin.

4. H2 molekülünde ne tür kimyasal bağ vardır; Cl2HC1?

5.Moleküllerdeki bağların doğası nedir? NCI4 CS2, CO2? Her biri için ortak elektron çiftinin yer değiştirme yönünü belirtin.

6. Hangi kimyasal bağa iyonik denir? İyonik bağ tipinin özelliği nedir?

7. NaCl, N 2, Cl 2 moleküllerinde ne tür bağ vardır?

8. S-orbitalini p-orbitaliyle örtüşmenin tüm olası yollarını çizin; Bu durumda iletişimin yönünü belirtin.

9. Fosfonyum iyonu [PH 4 ]+ oluşumu örneğini kullanarak kovalent bağların verici-alıcı mekanizmasını açıklayın.

10. CO moleküllerinde, C0 2, bağ polar mı yoksa apolar mı? Açıklamak. Hidrojen bağını açıklayınız.

11. Polar bağları olan bazı moleküller neden genellikle polar değildir?

12.Kovalent veya iyonik bağ tipi aşağıdaki bileşikler için tipiktir: Nal, S0 2, KF? İyonik bağ neden kovalent bağın aşırı bir örneğidir?

14. Metal bağı nedir? Kovalent bağdan farkı nedir? Metallerin hangi özelliklerini belirler?

14. Moleküllerdeki atomlar arasındaki bağların doğası nedir; KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Nitrojen molekülü N2'deki atomlar arasındaki yüksek bağ kuvvetini ve fosfor molekülü P4'teki önemli ölçüde düşük kuvveti nasıl açıklayabiliriz?

16. Ne tür bir bağa hidrojen bağı denir? H2S ve HC1 molekülleri neden H2O ve HF'den farklı olarak hidrojen bağlarının oluşumuyla karakterize edilmiyor?

17. Hangi bağa iyonik denir? İyonik bir bağın doygunluk ve yönlülük özellikleri var mı? Neden bu aşırı bir kovalent bağ örneğidir?

18. NaCl, N 2, Cl 2 moleküllerinde ne tür bağ vardır?

M kütle, M molar kütle, V hacimdir.

Böylece, bir maddenin miktarı kavramını formüle edebiliriz: Bir maddenin 1 molü, 6,02 * 10 23'e eşit sayıda parçacık içerir (Avogadro sabiti olarak adlandırılır)

Bu yasanın sonucu şu: Normal koşullar altında (P 0 =101,3 kPa ve T 0 =298 K), herhangi bir gazın 1 molü 22,4 litreye eşit bir hacim kaplar.

5. Boyle-Mariotte Yasası

Sabit sıcaklıkta, belirli bir miktardaki gazın hacmi, altında bulunduğu basınçla ters orantılıdır:

6. Gay-Lussac Yasası

Sabit basınçta gaz hacmindeki değişiklik sıcaklıkla doğru orantılıdır:

V/T = sabit.

P 0 , V 0 , T 0 - normal koşullar altında hacim ve sıcaklık basıncı: P 0 =760 mm Hg. Sanat. veya 101,3 kPa; T 0 =273 K (0 0 C)

8. Moleküler değerin bağımsız değerlendirmesi kitleler M sözde kullanılarak yapılabilir ideal gaz hal denklemleri veya Clapeyron-Mendeleev denklemleri :

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

Nerede R - Kapalı bir sistemdeki gaz basıncı, V- sistemin hacmi, T - gaz kütlesi, T - mutlak sıcaklık, R- Evrensel gaz sabiti.

Sabitin değerinin R normal koşullarda bir mol gazı karakterize eden değerlerin denklem (1.1) ile değiştirilmesiyle elde edilebilir:

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

Problem çözme örnekleri

Örnek 1. Gaz hacminin normal şartlara getirilmesi.

50 0 C sıcaklıkta ve 0,954×10 5 Pa basınçta bulunan 0,4×10-3 m3 gaz hangi hacmi (sayı) kaplayacaktır?

Çözüm. Gazın hacmini normal koşullara getirmek için Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac yasalarını birleştiren genel bir formül kullanın:

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

Gazın hacmi (n.s.) eşittir, burada T 0 = 273 K; p 0 = 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

M3 = 0,32 × 10 -3 m3.

(Normda) gaz, 0,32×10-3 m3'e eşit bir hacim kaplar.

Örnek 2. Bir gazın bağıl yoğunluğunun moleküler ağırlığından hesaplanması.

Hidrojen ve havaya dayalı etanın C 2 H 6 yoğunluğunu hesaplayın.

Havadaki etanın bağıl yoğunluğu: D hava= 30/29 = 1,03, yani. Etan hidrojenden 15 kat, havadan ise 1,03 kat daha ağırdır.

Örnek 3. Bir gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığının bağıl yoğunluğa göre belirlenmesi.

%80 metan ve %20 oksijenden (hacimce) oluşan bir gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığını, bu gazların hidrojene göre bağıl yoğunluklarını kullanarak hesaplayın.

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

Bu gaz karışımının hidrojen yoğunluğu 9,6'dır. gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığı M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Örnek 4. Bir gazın molar kütlesinin hesaplanması.

13 0 C sıcaklıkta ve 1.040×10 5 Pa basınçta 0,327×10-3 m3 gazın kütlesi 0,828×10-3 kg'a eşittir. Gazın molar kütlesini hesaplayın.

Çözüm. Bir gazın molar kütlesi Mendeleev-Clapeyron denklemi kullanılarak hesaplanabilir:

Nerede M– gazın kütlesi; M– gazın molar kütlesi; R– değeri kabul edilen ölçüm birimleriyle belirlenen molar (evrensel) gaz sabiti.

Basınç Pa cinsinden ve hacim m3 cinsinden ölçülürse, o zaman R=8,3144×10 3 J/(kmol×K).

3.1. Gaz hatlarında atmosferik hava, çalışma alanı havası ve ayrıca endüstriyel emisyonlar ve hidrokarbon ölçümleri yapılırken, ölçülen hava hacimlerinin normal (standart) koşullara getirilmesinde bir sorun vardır. Uygulamada sıklıkla, hava kalitesi ölçümleri alındığında, ölçülen konsantrasyonlar normal koşullara göre yeniden hesaplanmaz ve bu da güvenilmez sonuçlara yol açar.

İşte Standarttan bir alıntı:

"Ölçümler aşağıdaki formülü kullanarak standart koşullara yol açar:

C 0 = C 1 * P 0 T 1 / P 1 T 0

burada: C 0 - sonuç, birim hava hacmi başına kütle birimi cinsinden ifade edilir, kg / metreküp. m veya birim hava hacmi başına madde miktarı, mol/kübik. m, standart sıcaklık ve basınçta;

C 1 - sonuç, birim hava hacmi başına kütle birimi, kg / metreküp cinsinden ifade edilir. m veya birim hacim başına madde miktarı

hava, mol/yavru. m, T 1, K sıcaklığında ve P 1, kPa basıncında.”

Basitleştirilmiş bir biçimde normal koşullara indirgeme formülü şu şekildedir (2)

C 1 = C 0 * f, burada f = P 1 T 0 / P 0 T 1

normalizasyon için standart dönüşüm faktörü. Hava ve yabancı maddelerin parametreleri farklı sıcaklık, basınç ve nem değerlerinde ölçülür. Sonuçlar, farklı konumlarda ve farklı iklimlerde ölçülen hava kalitesi parametrelerinin karşılaştırılması için standart koşullar sağlar.

3.2 Endüstrinin normal koşulları

Normal koşullar, maddelerin özelliklerinin genellikle ilişkili olduğu standart fiziksel koşullardır (Standart sıcaklık ve basınç, STP). Normal koşullar IUPAC (Uluslararası Pratik ve Uygulamalı Kimya Birliği) tarafından şu şekilde tanımlanmaktadır: Atmosfer basıncı 101325 Pa = 760 mm Hg Hava sıcaklığı 273,15 K = 0° C.

Standart koşullar (Standart Ortam Sıcaklığı ve Basıncı, SATP) normal ortam sıcaklığı ve basıncıdır: basınç 1 Bar = 10 5 Pa = 750,06 mm T. Art.; sıcaklık 298,15 K = 25 °C.

Diğer alanlar.

Hava kalitesi ölçümleri.

Çalışma alanının havasındaki zararlı madde konsantrasyonlarının ölçülmesinin sonuçları aşağıdaki koşullara yol açmaktadır: sıcaklık 293 K (20 ° C) ve basınç 101,3 kPa (760 mm Hg).

Kirletici emisyonların aerodinamik parametreleri mevcut hükümet standartlarına uygun olarak ölçülmelidir. Enstrümantal ölçümlerin sonuçlarından elde edilen egzoz gazlarının hacimleri normal koşullara (norm) düşürülmelidir: 0°C, 101,3 kPa..

Havacılık.

Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO), Uluslararası Standart Atmosferi (ISA) 15 °C sıcaklıkta, 101325 Pa atmosfer basıncında ve %0 bağıl nemde olan deniz seviyesi olarak tanımlamaktadır. Bu parametreler uçağın hareketi hesaplanırken kullanılır.

Gaz endüstrisi.

Rusya Federasyonu gaz endüstrisi tüketicilere ödeme yaparken GOST 2939-63'e uygun atmosferik koşulları kullanıyor: sıcaklık 20 ° C (293,15 K); basınç 760 mm Hg. Sanat. (101325 N/m²); nem 0'dır. Bu nedenle, GOST 2939-63'e göre bir metreküp gazın kütlesi “kimyasal” normal koşullara göre biraz daha azdır.

Testler

Makineleri, aletleri ve diğer teknik ürünleri test etmek için, ürünler test edilirken (normal iklim test koşulları) aşağıdakiler iklim faktörlerinin normal değerleri olarak alınır:

Sıcaklık - artı 25°±10°С; Bağıl nem – %45-80

Atmosfer basıncı 84-106 kPa (630-800 mmHg)

Ölçüm cihazlarının doğrulanması

En yaygın normal etkileyici büyüklüklerin nominal değerleri şu şekilde seçilir: Sıcaklık - 293 K (20 ° C), atmosferik basınç - 101,3 kPa (760 mm Hg).

Tayınlama

Hava kalitesi standartlarının oluşturulmasına ilişkin kılavuzlar, atmosferik havada izin verilen maksimum konsantrasyonların normal iç mekan koşulları altında oluşturulduğunu göstermektedir; 20 C ve 760 mm. rt. Sanat.

1 mol maddenin kütlesine molar denir. 1 mol maddenin hacmine ne denir? Açıkçası buna molar hacim de denir.

Suyun molar hacmi nedir? 1 mol suyu ölçtüğümüzde terazide 18 gr su tartmadık - bu sakıncalıdır. Suyun yoğunluğunun 1 g/ml olduğunu bildiğimiz için ölçüm aletleri kullandık: silindir veya beher. Bu nedenle suyun molar hacmi 18 ml/mol'dür. Sıvılar ve katılar için molar hacim yoğunluklarına bağlıdır (Şekil 52, a). Gazlar için ise durum farklıdır (Şekil 52, b).

Pirinç. 52.
Molar hacimler (no.):
a - sıvılar ve katılar; b - gaz halindeki maddeler

1 mol hidrojen H2 (2 g), 1 mol oksijen O2 (32 g), 1 mol ozon O3 (48 g), 1 mol karbondioksit CO2 (44 g) ve hatta 1 mol su buharı alırsanız H2O (18 g) aynı koşullar altında, örneğin normal (kimyada normal koşulları (n.s.) 0 ° C sıcaklık ve 760 mm Hg veya 101,3 kPa basınç olarak adlandırmak gelenekseldir), o zaman ortaya çıkar herhangi bir gazın 1 molünün aynı hacmi kaplayacağı, yani 22,4 litreye eşit olacağı ve aynı sayıda molekül (6 × 10 23) içereceği.

Peki 44,8 litre gaz alırsanız, maddesinin ne kadarı alınacaktır? Tabii ki 2 mol, çünkü verilen hacim molar hacmin iki katıdır. Buradan:

burada V gazın hacmidir. Buradan

Molar hacim, bir maddenin hacminin madde miktarına oranına eşit fiziksel bir miktardır.

Gaz halindeki maddelerin molar hacmi l/mol cinsinden ifade edilir. Vm - 22,4 l/mol. Bir kilomolün hacmine kilomolar denir ve m3/kmol (Vm = 22,4 m3/kmol) cinsinden ölçülür. Buna göre milimolar hacim 22,4 ml/mmol'dür.

Problem 1. 33,6 m3 amonyak NH3'ün (n.s.) kütlesini bulun.

Problem 2. 18 × 10 20 hidrojen sülfür H 2 S molekülünün kütlesini ve hacmini (n.v.) bulun.

Problemi çözerken molekül sayısının 18×10 20 olmasına dikkat edelim. 10 20, 10 23'ten 1000 kat küçük olduğundan, hesaplamaların mmol, ml/mmol ve mg/mmol kullanılarak yapılması gerektiği açıktır.

Anahtar kelimeler ve ifadeler

Gazların molar, milimolar ve kilomolar hacimleri.
Gazların molar hacmi (normal koşullar altında) 22,4 l/mol'dür.
Normal koşullar.

Bilgisayarla çalışmak

Elektronik uygulamaya bakın. Ders materyalini inceleyin ve verilen görevleri tamamlayın.
Paragraftaki anahtar kelimelerin ve kelime öbeklerinin içeriğini ortaya çıkaran ek kaynak görevi görebilecek internette e-posta adreslerini bulun. Yeni bir ders hazırlarken öğretmene yardımınızı sunun - bir sonraki paragrafın anahtar kelimeleri ve cümleleri hakkında bir rapor hazırlayın.

Sorular ve görevler

n noktasındaki moleküllerin kütlesini ve sayısını bulun. sen. aşağıdakiler için: a) 11,2 1 oksijen; b) 5,6 m3 nitrojen; c) 22,4 ml klor.
n'deki hacmi bulun. sen. şunları alacaktır: a) 3 g hidrojen; b) 96 kg ozon; c) 12 × 10 20 nitrojen molekülü.
Oda sıcaklığında argon, klor, oksijen ve ozonun yoğunluklarını (kütle 1 litre) bulun. sen. Aynı koşullar altında 1 litrede her maddeden kaç molekül bulunur?
5 litrenin (n.s.) kütlesini hesaplayın: a) oksijen; b) ozon; c) karbondioksit C02.
Hangisinin daha ağır olduğunu belirtin: a) 5 litre kükürt dioksit (S02) veya 5 litre karbondioksit (C02); b) 2 litre karbondioksit (CO2) veya 3 litre karbon monoksit (CO).