सामान्य परिस्थितियों में किसी पदार्थ का आयतन। सामान्य परिस्थितियों में एक मोल गैस का आयतन

किसी पदार्थ के 1 मोल के द्रव्यमान को मोलर कहा जाता है। किसी पदार्थ के 1 मोल का आयतन क्या कहलाता है? जाहिर है, इसे मोलर वॉल्यूम भी कहा जाता है।

पानी का मोलर आयतन कितना होता है? जब हमने 1 मोल पानी मापा, तो हमने तराजू पर 18 ग्राम पानी नहीं तौला - यह असुविधाजनक है। हमने मापने वाले बर्तनों का उपयोग किया: एक सिलेंडर या एक बीकर, क्योंकि हम जानते थे कि पानी का घनत्व 1 ग्राम/एमएल है। इसलिए, पानी का मोलर आयतन 18 ml/mol है। तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों के लिए, दाढ़ की मात्रा उनके घनत्व पर निर्भर करती है (चित्र 52, ए)। गैसों के लिए यह एक अलग मामला है (चित्र 52, बी)।

चावल। 52.
मोलर वॉल्यूम (एन.एस.):
ए - तरल पदार्थ और ठोस; बी - गैसीय पदार्थ

यदि आप 1 मोल हाइड्रोजन H2 (2 ग्राम), 1 मोल ऑक्सीजन O2 (32 ग्राम), 1 मोल ओजोन O3 (48 ग्राम), 1 मोल लेते हैं कार्बन डाईऑक्साइडसीओ 2 (44 ग्राम) और यहां तक ​​कि 1 मोल जल वाष्प एच 2 ओ (18 ग्राम) समान परिस्थितियों में, उदाहरण के लिए सामान्य (रसायन विज्ञान में इसे आमतौर पर सामान्य स्थिति (एन.एस.) कहा जाता है) तापमान 0 डिग्री सेल्सियस और दबाव 760 मिमी एचजी। कला। , या 101.3 केपीए), तो यह पता चलता है कि किसी भी गैस का 1 मोल 22.4 लीटर के बराबर समान मात्रा में होगा, और अणुओं की समान संख्या होगी - 6 × 10 23।

और यदि आप 44.8 लीटर गैस लेंगे तो उसका पदार्थ कितना लेंगे? बेशक, 2 मोल, क्योंकि दिया गया आयतन दाढ़ के आयतन का दोगुना है। इस तरह:

जहाँ V गैस का आयतन है। यहाँ से

मोलर आयतन है भौतिक मात्रा, किसी पदार्थ के आयतन और उसकी मात्रा के अनुपात के बराबर।

गैसीय पदार्थों का मोलर आयतन l/mol में व्यक्त किया जाता है। वीएम - 22.4 एल/मोल। एक किलोमोल का आयतन किलोमोलर कहलाता है और इसे m3/kmol (Vm = 22.4 m3/kmol) में मापा जाता है। तदनुसार, मिलिमोलर मात्रा 22.4 ml/mmol है।

समस्या 1. अमोनिया NH 3 (n.s.) का 33.6 m 3 का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए।

समस्या 2. हाइड्रोजन सल्फाइड H 2 S के 18 × 10 20 अणुओं का द्रव्यमान और आयतन (n.v.) ज्ञात करें।

समस्या को हल करते समय, आइए अणुओं की संख्या 18 × 10 20 पर ध्यान दें। चूँकि 10 20, 10 23 से 1000 गुना कम है, जाहिर है, गणना mmol, ml/mmol और mg/mmol का उपयोग करके की जानी चाहिए।

मुख्य शब्द और वाक्यांश

1. गैसों की मोलर, मिलिमोलर और किलोमोलर मात्राएँ।
2. गैसों का मोलर आयतन (at सामान्य स्थितियाँ) 22.4 लीटर/मोल के बराबर है।
3. सामान्य स्थितियाँ.

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प्रश्न और कार्य

1. n पर अणुओं का द्रव्यमान और संख्या ज्ञात करें। यू इसके लिए: ए) 11.2 लीटर ऑक्सीजन; बी) 5.6 मीटर 3 नाइट्रोजन; ग) 22.4 मिली क्लोरीन।
2. वह आयतन ज्ञात कीजिए जो n पर है। यू लगेगा: ए) 3 ग्राम हाइड्रोजन; बी) 96 किलोग्राम ओजोन; ग) 12 × 10 20 नाइट्रोजन अणु।
3. कमरे के तापमान पर आर्गन, क्लोरीन, ऑक्सीजन और ओजोन का घनत्व (द्रव्यमान 1 लीटर) ज्ञात करें। यू समान परिस्थितियों में 1 लीटर में प्रत्येक पदार्थ के कितने अणु होंगे?
4. 5 लीटर (एन.एस.) के द्रव्यमान की गणना करें: ए) ऑक्सीजन; बी) ओजोन; ग) कार्बन डाइऑक्साइड CO2।
5. इंगित करें कि कौन सा भारी है: ए) 5 लीटर सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ 2) या 5 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2); बी) 2 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) या 3 लीटर कार्बन मोनोआक्साइड(इसलिए)।

गैस की मात्रा कई सूत्रों का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है। मात्रा संबंधी समस्या की स्थिति में आंकड़ों के आधार पर उपयुक्त का चयन करना आवश्यक है। वांछित सूत्र के चयन में एक प्रमुख भूमिका इन माध्यमों द्वारा निभाई जाती है, और विशेष रूप से: दबाव और तापमान।

निर्देश

1. समस्याओं में विशेष रूप से अक्सर सामने आने वाला सूत्र है: V = n*Vm, जहां V गैस का आयतन (l) है, n पदार्थ की संख्या (mol) है, Vm गैस का मोलर आयतन है (l/mol) , विशिष्ट परिस्थितियों में (एन.एस.) एक मानक मान है और 22.4 एल/मोल के बराबर है। ऐसा होता है कि स्थिति में किसी पदार्थ की संख्या नहीं होती है, लेकिन किसी निश्चित पदार्थ का द्रव्यमान होता है, तो हम ऐसा करते हैं: n = m/M, जहां m पदार्थ का द्रव्यमान है (g), M है पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान (g/mol)। हम तालिका डी.आई. का उपयोग करके दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात करते हैं। मेंडेलीव: प्रत्येक तत्व के नीचे उसका परमाणु द्रव्यमान लिखा होता है, हम सभी द्रव्यमानों को जोड़ते हैं और वह प्राप्त करते हैं जिसकी हमें आवश्यकता होती है। लेकिन ऐसी समस्याएँ काफी दुर्लभ हैं; आमतौर पर समस्या में एक प्रतिक्रिया समीकरण होता है। ऐसी समस्याओं का समाधान थोड़ा बदल जाता है. आइए एक उदाहरण देखें.

2. यदि 10.8 ग्राम वजन वाले एल्यूमीनियम को अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घोल दिया जाए तो सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन की कितनी मात्रा निकलेगी, हम प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं: 2Al + 6HCl(उदा.) = 2AlCl3 + 3H2 इस समीकरण के बारे में समस्या का समाधान करें। प्रतिक्रिया करने वाले एल्यूमीनियम पदार्थों की संख्या ज्ञात करें: n(Al) = m(Al)/M(Al)। इस सूत्र में डेटा को प्रतिस्थापित करने के लिए, हमें एल्यूमीनियम के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करने की आवश्यकता है: एम (अल) = 27 ग्राम/मोल। हम स्थानापन्न करते हैं: n(Al) = 10.8/27 = 0.4 मोल। समीकरण से हम देखते हैं कि जब 2 मोल एल्यूमीनियम घुलता है, तो 3 मोल हाइड्रोजन बनता है। हम गणना करते हैं कि एल्यूमीनियम के 0.4 मोल से कितनी मात्रा में हाइड्रोजन पदार्थ बनता है: n(H2) = 3 * 0.4/2 = 0.6 मोल। इसके बाद, हम हाइड्रोजन का आयतन ज्ञात करने के लिए डेटा को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं: V = n*Vm = 0.6*22.4 = 13.44 लीटर। तो हमें नतीजा मिल गया.

3. यदि हम एक गैस प्रणाली के साथ काम कर रहे हैं, तो निम्न सूत्र है: q(x) = V(x)/V, जहां q(x)(phi) घटक का आयतन अंश है, V(x) आयतन है घटक का (एल), वी - सिस्टम वॉल्यूम (एल)। किसी घटक का आयतन ज्ञात करने के लिए, हमें सूत्र मिलता है: V(x) = q(x)*V. और यदि आपको सिस्टम का आयतन ज्ञात करना है, तो: V = V(x)/q(x)।

वह गैस जिसमें अणुओं के बीच परस्पर क्रिया नगण्य हो, त्रुटिहीन मानी जाती है। दबाव के अलावा, गैस की स्थिति तापमान और आयतन से निर्धारित होती है। इन मापदंडों के बीच संबंध गैस कानूनों में परिलक्षित होते हैं।

निर्देश

1. किसी गैस का दबाव उसके तापमान, पदार्थ की मात्रा के सीधे आनुपातिक होता है और गैस द्वारा भरे गए कंटेनर के आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। आनुपातिकता सूचक सार्वभौमिक गैस निरंतर आर है, जो लगभग 8.314 के बराबर है। इसे मोल्स और केल्विन से विभाजित जूल में मापा जाता है।

2. यह व्यवस्था गणितीय संबंध P=?RT/V बनाती है, कहाँ? - पदार्थ की संख्या (मोल), आर=8.314 - सार्वभौमिक गैस निरंतर (जे/मोल के), टी - गैस तापमान, वी - मात्रा। दबाव पास्कल में व्यक्त किया जाता है। इसे 1 एटीएम = 101.325 केपीए के साथ वायुमंडल में भी व्यक्त किया जा सकता है।

3. मानी गई कनेक्टिविटी मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण PV=(m/M) RT का परिणाम है। यहां m गैस का द्रव्यमान (g) है, M इसका दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) है, और अंश m/M के परिणामस्वरूप पदार्थ की संख्या, या मोल्स की संख्या होती है। मेंडेलीव-क्लैपिरॉन समीकरण उन सभी गैसों के लिए वस्तुनिष्ठ है जिन्हें त्रुटिहीन माना जा सकता है। यह एक मौलिक भौतिक और रासायनिक गैस नियम है।

4. एक आदर्श गैस के व्यवहार की निगरानी करते समय, हम तथाकथित विशिष्ट स्थितियों - स्थितियों के बारे में बात करते हैं पर्यावरण, जिससे हमें विशेष रूप से अक्सर वास्तविकता में निपटना पड़ता है। इस प्रकार, विशिष्ट डेटा (एन.एस.) 0 डिग्री सेल्सियस (या केल्विन पैमाने पर 273.15 डिग्री) का तापमान और 101.325 केपीए (1 एटीएम) का दबाव मानता है। एक मान खोजा गया है जो निम्नलिखित परिस्थितियों में एक आदर्श गैस के एक मोल के आयतन के बराबर है: Vm = 22.413 l/mol। इस आयतन को दाढ़ कहते हैं। मोलर आयतन समस्याओं को हल करने में उपयोग किए जाने वाले मुख्य रासायनिक स्थिरांकों में से एक है।

5. समझने वाली मुख्य बात यह है कि निरंतर दबाव और तापमान से गैस का आयतन भी नहीं बदलता है। यह आकर्षक अभिधारणा एवोगैड्रो के नियम में तैयार की गई है, जिसमें कहा गया है कि गैस का आयतन सीधे मोल्स की संख्या के समानुपाती होता है।

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ध्यान देना!
आयतन ज्ञात करने के लिए अन्य सूत्र भी हैं, लेकिन यदि आपको किसी गैस का आयतन ज्ञात करना है तो इस लेख में दिए गए सूत्र ही उपयुक्त हैं।

किसी भी गैसीय पदार्थ की संरचना का पता लगाने के लिए, आपको मोलर आयतन, मोलर द्रव्यमान और पदार्थ के घनत्व जैसी अवधारणाओं के साथ काम करने में सक्षम होना चाहिए। इस लेख में, हम देखेंगे कि मोलर वॉल्यूम क्या है और इसकी गणना कैसे करें?

पदार्थ की मात्रा

वास्तव में किसी विशेष प्रक्रिया को अंजाम देने या किसी निश्चित पदार्थ की संरचना और संरचना का पता लगाने के लिए मात्रात्मक गणना की जाती है। ये गणनाएँ परमाणुओं या अणुओं के द्रव्यमान के पूर्ण मूल्यों के साथ करने में असुविधाजनक हैं क्योंकि वे बहुत छोटे हैं। अधिकांश मामलों में सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का भी उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे किसी पदार्थ के द्रव्यमान या आयतन के आम तौर पर स्वीकृत माप से संबंधित नहीं होते हैं। इसलिए, किसी पदार्थ की मात्रा की अवधारणा पेश की गई, जिसे दर्शाया गया है यूनानी अक्षरवी (नग्न) या एन. किसी पदार्थ की मात्रा उस पदार्थ में निहित संरचनात्मक इकाइयों (अणु, परमाणु कण) की संख्या के समानुपाती होती है।

किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल है।

मोल पदार्थ की एक मात्रा है जिसमें संरचनात्मक इकाइयों की उतनी ही संख्या होती है जितनी 12 ग्राम कार्बन आइसोटोप में परमाणु होते हैं।

1 परमाणु का द्रव्यमान 12 a है। ईएम, इसलिए 12 ग्राम कार्बन आइसोटोप में परमाणुओं की संख्या बराबर है:

Na= 12g/12*1.66057*10 से घात-24g=6.0221*10 से 23 घात तक

भौतिक मात्रा Na को एवोगैड्रो स्थिरांक कहा जाता है। किसी भी पदार्थ के एक मोल में 23 कणों की शक्ति 6.02*10 होती है।

चावल। 1. अवोगाद्रो का नियम.

गैस का मोलर आयतन

किसी गैस का मोलर आयतन किसी पदार्थ के आयतन और उस पदार्थ की मात्रा का अनुपात है। इस मान की गणना विभाजित करके की जाती है दाढ़ जननिम्नलिखित सूत्र के अनुसार पदार्थ का घनत्व:

जहां Vm मोलर आयतन है, M मोलर द्रव्यमान है, और p पदार्थ का घनत्व है।

चावल। 2. मोलर आयतन सूत्र.

में अंतर्राष्ट्रीय प्रणालीगैसीय पदार्थों के मोलर आयतन का माप घन मीटर प्रति मोल (एम 3/मोल) में किया जाता है।

गैसीय पदार्थों का दाढ़ आयतन तरल और ठोस अवस्था वाले पदार्थों से भिन्न होता है, जिसमें 1 मोल की मात्रा वाला गैसीय तत्व हमेशा समान आयतन रखता है (यदि समान पैरामीटर मिलते हैं)।

गैस की मात्रा तापमान और दबाव पर निर्भर करती है, इसलिए गणना करते समय, आपको गैस की मात्रा सामान्य परिस्थितियों में लेनी चाहिए। सामान्य स्थिति 0 डिग्री का तापमान और 101.325 kPa का दबाव माना जाता है। सामान्य परिस्थितियों में 1 मोल गैस का मोलर आयतन हमेशा समान होता है और 22.41 dm 3 /mol के बराबर होता है। इस आयतन को मोलर आयतन कहा जाता है आदर्श गैस. अर्थात किसी भी गैस (ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, वायु) के 1 मोल में आयतन 22.41 dm 3 /m है।

चावल। 3. सामान्य परिस्थितियों में गैस का मोलर आयतन।

तालिका "गैसों की दाढ़ मात्रा"

निम्न तालिका कुछ गैसों की मात्रा दर्शाती है:

गैस	दाढ़ की मात्रा, एल
एच 2	22,432
O2	22,391
सीएल2	22,022
सीओ 2	22,263
एनएच 3	22,065
अत: 2	21,888
आदर्श	22,41383

हमने क्या सीखा?

रसायन विज्ञान (ग्रेड 8) में अध्ययन की गई गैस की दाढ़ मात्रा, दाढ़ द्रव्यमान और घनत्व के साथ, किसी विशेष की संरचना निर्धारित करने के लिए आवश्यक मात्राएं हैं रासायनिक पदार्थ. मोलर गैस की एक विशेषता यह है कि एक मोल गैस का आयतन हमेशा समान होता है। इस आयतन को गैस का मोलर आयतन कहा जाता है।

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^ किसी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान और मोलर आयतन। मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान है। इसकी गणना सूत्र का उपयोग करके पदार्थ के द्रव्यमान और मात्रा के माध्यम से की जाती है:

Мв = К· Мr (1)

कहां: K 1 g/mol के बराबर आनुपातिकता गुणांक है।

वास्तव में, कार्बन आइसोटोप के लिए 12 6 सी एआर = 12, और परमाणुओं का दाढ़ द्रव्यमान ("मोल" अवधारणा की परिभाषा के अनुसार) 12 ग्राम/मोल है। परिणामस्वरूप, दोनों द्रव्यमानों का संख्यात्मक मान मेल खाता है, जिसका अर्थ है K = 1. यह इस प्रकार है किसी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान, ग्राम प्रति मोल में व्यक्त किया जाता है, जिसका संख्यात्मक मान उसके सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के समान होता है(परमाणु) वज़न।इस प्रकार, परमाणु हाइड्रोजन का दाढ़ द्रव्यमान 1.008 ग्राम/मोल, आणविक हाइड्रोजन - 2.016 ग्राम/मोल, आणविक ऑक्सीजन - 31.999 ग्राम/मोल है।

अवोगाद्रो के नियम के अनुसार, किसी भी गैस के अणुओं की समान संख्या समान परिस्थितियों में समान आयतन रखती है। दूसरी ओर, किसी भी पदार्थ के 1 मोल में (परिभाषा के अनुसार) समान संख्या में कण होते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि एक निश्चित तापमान और दबाव पर, गैसीय अवस्था में किसी भी पदार्थ का 1 मोल समान आयतन रखता है।

किसी पदार्थ द्वारा ग्रहण किए गए आयतन और उसकी मात्रा के अनुपात को पदार्थ का दाढ़ आयतन कहा जाता है। सामान्य परिस्थितियों (101.325 kPa; 273 K) के तहत, किसी भी गैस का मोलर आयतन बराबर होता है 22,4एल/मोल(अधिक सटीक रूप से, Vn = 22.4 l/mol)। यह कथन ऐसी गैस के लिए सत्य है, जब उसके अणुओं की एक दूसरे के साथ लोचदार टक्कर को छोड़कर अन्य प्रकार की अंतःक्रिया की उपेक्षा की जा सकती है। ऐसी गैसों को आदर्श कहा जाता है। गैर-आदर्श गैसों, जिन्हें वास्तविक गैसें कहा जाता है, के लिए दाढ़ की मात्रा भिन्न और थोड़ी भिन्न होती है सही मूल्य. हालाँकि, ज्यादातर मामलों में अंतर केवल चौथे और उसके बाद के महत्वपूर्ण आंकड़ों में परिलक्षित होता है।

गैस की मात्रा का माप आमतौर पर सामान्य से भिन्न परिस्थितियों में किया जाता है। गैस की मात्रा को सामान्य स्थिति में लाने के लिए, आप बॉयल - मैरियट और गे - लुसाक के गैस कानूनों को मिलाकर एक समीकरण का उपयोग कर सकते हैं:

पीवी / टी = पी 0 वी 0 / टी 0

जहाँ: V दबाव p और तापमान T पर गैस का आयतन है;

वी 0 - गैस का आयतन सामान्य दबावपी 0 (101.325 केपीए) और तापमान टी 0 (273.15 के)।

गैसों के दाढ़ द्रव्यमान की गणना एक आदर्श गैस की अवस्था के समीकरण - क्लैपेरॉन - मेंडेलीव समीकरण का उपयोग करके भी की जा सकती है:

पीवी = एम बी आरटी / एम बी ,

कहा पे: पी - गैस का दबाव, पा;

वी - इसका आयतन, एम3;

एम बी - पदार्थ का द्रव्यमान, जी;

एम बी - इसका दाढ़ द्रव्यमान, जी/मोल;

टी - निरपेक्ष तापमान, को;

R 8.314 J/(mol K) के बराबर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

यदि गैस का आयतन और दबाव माप की अन्य इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, तो क्लैपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण में गैस स्थिरांक का मान एक अलग मान लेगा। इसकी गणना संयुक्त कानून से प्राप्त सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है गैस अवस्थासामान्य परिस्थितियों में पदार्थ के एक मोल के लिए एक मोल गैस के लिए:

आर = (पी 0 वी 0 / टी 0)

उदाहरण 1. मोल्स में व्यक्त करें: ए) 6.0210 21 सीओ 2 अणु; बी) 1.2010 24 ऑक्सीजन परमाणु; ग) 2.0010 23 पानी के अणु। इन पदार्थों का दाढ़ द्रव्यमान क्या है?

समाधान।मोल किसी पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें एवोगैड्रो स्थिरांक के बराबर किसी विशेष प्रकार के कणों की संख्या होती है। इसलिए, a) 6.0210 21 यानी। 0.01 मोल; बी) 1.2010 24, यानी। 2 मोल; ग) 2.0010 23, यानी। 1/3 मोल. किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान kg/mol या g/mol में व्यक्त किया जाता है। ग्राम में किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से उसके सापेक्ष आणविक (परमाणु) द्रव्यमान के बराबर होता है, जिसे परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (एएमयू) में व्यक्त किया जाता है।

चूंकि CO 2 और H 2 O और के आणविक भार परमाणु द्रव्यमानऑक्सीजन क्रमशः 44 के बराबर हैं; 18 और 16 एएमयू, तो उनका दाढ़ द्रव्यमान बराबर है: ए) 44 ग्राम/मोल; बी) 18 ग्राम/मोल; ग) 16 ग्राम/मोल।

उदाहरण 2. ग्राम में सल्फ्यूरिक एसिड अणु के पूर्ण द्रव्यमान की गणना करें।

समाधान।किसी भी पदार्थ के एक मोल (उदाहरण 1 देखें) में संरचनात्मक इकाइयों (हमारे उदाहरण में, अणुओं) का एवोगैड्रो स्थिरांक N A होता है। H 2 SO 4 का दाढ़ द्रव्यमान 98.0 g/mol है। अत: एक अणु का द्रव्यमान 98/(6.02 10 23) = 1.63 10 -22 ग्राम है।

मोलर आयतन- किसी पदार्थ के एक मोल का आयतन, मोलर द्रव्यमान को घनत्व से विभाजित करने पर प्राप्त मान। अणुओं की पैकिंग घनत्व की विशेषता बताता है।

अर्थ एनए = 6.022…×10 23इसे इतालवी रसायनशास्त्री एमेडियो अवोगाद्रो के नाम पर अवोगाद्रो का नंबर कहा गया। यह सार्वभौमिक स्थिरांक है छोटे कणकोई भी पदार्थ.

अणुओं की इस संख्या में 1 मोल ऑक्सीजन O2, 1 मोल लोहे (Fe) में समान संख्या में परमाणु, 1 मोल पानी में H2O आदि अणु होते हैं।

एवोगैड्रो के नियम के अनुसार, एक आदर्श गैस का 1 मोल सामान्य स्थितियाँसमान मात्रा है वी एम= 22.413 996(39) एल. सामान्य परिस्थितियों में, अधिकांश गैसें आदर्श के करीब होती हैं, इसलिए सभी पृष्ठभूमि की जानकारीरासायनिक तत्वों की दाढ़ मात्रा पर उनके संघनित चरणों को संदर्भित करता है, जब तक कि अन्यथा न कहा गया हो

द्रव्यमान और आयतन के साथ-साथ रासायनिक गणनाअक्सर पदार्थ की ऐसी मात्रा का उपयोग किया जाता है जो पदार्थ में निहित संरचनात्मक इकाइयों की संख्या के समानुपाती होती है। प्रत्येक मामले में, यह इंगित किया जाना चाहिए कि कौन सी संरचनात्मक इकाइयाँ (अणु, परमाणु, आयन, आदि) हैं। किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल है।

मोल पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें उतने ही अणु, परमाणु, आयन, इलेक्ट्रॉन या अन्य संरचनात्मक इकाइयाँ होती हैं जितने 12C कार्बन आइसोटोप के 12 ग्राम में परमाणु होते हैं।

किसी पदार्थ के 1 मोल (एवोगैड्रो स्थिरांक) में निहित संरचनात्मक इकाइयों की संख्या बड़ी सटीकता के साथ निर्धारित की जाती है; व्यावहारिक गणना में इसे 6.02 1024 mol-1 के बराबर लिया जाता है।

यह दर्शाना कठिन नहीं है कि किसी पदार्थ के 1 मोल का द्रव्यमान (दाढ़ द्रव्यमान), जिसे ग्राम में व्यक्त किया जाता है, संख्यात्मक रूप से इस पदार्थ के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के बराबर होता है।

हाँ, रिश्तेदार आणविक वजनमुक्त क्लोरीन C1g का (या, संक्षिप्त आणविक भार) 70.90 है। इसलिए, आणविक क्लोरीन का दाढ़ द्रव्यमान 70.90 ग्राम/मोल है। हालाँकि, क्लोरीन परमाणुओं का दाढ़ द्रव्यमान आधा (45.45 ग्राम/मोल) होता है, क्योंकि सीएल क्लोरीन अणुओं के 1 मोल में 2 मोल क्लोरीन परमाणु होते हैं।

अवोगाद्रो के नियम के अनुसार, समान मात्रासमान तापमान और समान दबाव पर ली गई किसी भी गैस में अणुओं की संख्या समान होती है। दूसरे शब्दों में, किसी भी गैस के अणुओं की समान संख्या समान परिस्थितियों में समान आयतन घेरती है। वहीं, किसी भी गैस के 1 मोल में अणुओं की संख्या समान होती है। परिणामस्वरूप, समान परिस्थितियों में, किसी भी गैस का 1 मोल समान आयतन रखता है। इस आयतन को गैस का दाढ़ आयतन कहा जाता है और सामान्य परिस्थितियों में (0°C, दबाव 101, 425 kPa) 22.4 लीटर के बराबर होता है।

उदाहरण के लिए, कथन "हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा 0.04% (वॉल्यूम) है" का अर्थ है कि हवा के दबाव के बराबर CO2 के आंशिक दबाव और उसी तापमान पर, हवा में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड ले जाएगा वायु द्वारा व्याप्त कुल आयतन का 0.04% तक।

परीक्षण कार्य

1. एनएच 4 के 1 ग्राम और एन 2 के 1 ग्राम में निहित अणुओं की संख्या की तुलना करें। किस स्थिति में और अणुओं की संख्या कितनी गुना अधिक है?

2. एक सल्फर डाइऑक्साइड अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें।

4. मानक परिस्थितियों में 5.00 मिली क्लोरीन में कितने अणु होते हैं?

4. सामान्य परिस्थितियों में 27 10 21 गैस अणु कितना आयतन घेरते हैं?

5. एक NO 2 अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें -

6. O2 के 1 मोल और Oz के 1 मोल द्वारा व्याप्त आयतन का अनुपात क्या है (स्थितियाँ समान हैं)?

7. ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और मीथेन के समान द्रव्यमान समान परिस्थितियों में लिए जाते हैं। ली गई गैसों के आयतन का अनुपात ज्ञात कीजिए।

8. सामान्य परिस्थितियों में 1 मोल पानी कितना आयतन घेरेगा, इस प्रश्न का उत्तर था: 22.4 लीटर। क्या यह सही उत्तर है?

9. एक एचसीएल अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें।

यदि CO2 की आयतन सामग्री 0.04% (सामान्य स्थिति) है तो 1 लीटर हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के कितने अणु हैं?

10. सामान्य परिस्थितियों में किसी भी गैस के 1 मी 4 में कितने मोल होते हैं?

11. H2O- के एक अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें

12. 1 लीटर वायु में कितने मोल ऑक्सीजन है, यदि आयतन हो

14. 1 लीटर हवा में नाइट्रोजन के कितने मोल हैं यदि इसकी आयतन सामग्री 78% (सामान्य स्थिति) है?

14. ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के समान द्रव्यमान समान परिस्थितियों में लिए जाते हैं। ली गई गैसों के आयतन का अनुपात ज्ञात कीजिए।

15. NO 2 के 1 ग्राम और N 2 के 1 ग्राम में निहित अणुओं की संख्या की तुलना करें। किस स्थिति में और अणुओं की संख्या कितनी गुना अधिक है?

16. मानक परिस्थितियों में 2.00 मिली हाइड्रोजन में कितने अणु होते हैं?

17. H 2 O- के एक अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें

18. सामान्य परिस्थितियों में 17 10 21 गैस अणु कितना आयतन घेरते हैं?

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर

अवधारणा को परिभाषित करते समय रफ़्तार रासायनिक प्रतिक्रिया सजातीय और विषमांगी प्रतिक्रियाओं के बीच अंतर करना आवश्यक है। यदि कोई प्रतिक्रिया एक सजातीय प्रणाली में होती है, उदाहरण के लिए, किसी घोल में या गैसों के मिश्रण में, तो यह प्रणाली के पूरे आयतन में होती है। सजातीय प्रतिक्रिया की गतिकिसी पदार्थ की वह मात्रा है जो सिस्टम के प्रति इकाई आयतन पर प्रति इकाई समय प्रतिक्रिया करती है या प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है। चूँकि किसी पदार्थ के मोलों की संख्या और उसके वितरित आयतन का अनुपात पदार्थ की दाढ़ सांद्रता है, एक सजातीय प्रतिक्रिया की दर को इस प्रकार भी परिभाषित किया जा सकता है किसी भी पदार्थ की प्रति इकाई समय में सांद्रता में परिवर्तन: प्रारंभिक अभिकर्मक या प्रतिक्रिया उत्पाद. यह सुनिश्चित करने के लिए कि गणना परिणाम हमेशा सकारात्मक हो, चाहे वह किसी अभिकर्मक या उत्पाद पर आधारित हो, सूत्र में "±" चिह्न का उपयोग किया जाता है:

प्रतिक्रिया की प्रकृति के आधार पर, समय को न केवल सेकंड में व्यक्त किया जा सकता है, जैसा कि एसआई प्रणाली द्वारा आवश्यक है, बल्कि मिनटों या घंटों में भी व्यक्त किया जा सकता है। प्रतिक्रिया के दौरान, इसकी गति का परिमाण स्थिर नहीं होता है, बल्कि लगातार बदलता रहता है: जैसे-जैसे प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता कम होती जाती है, यह घटती जाती है। उपरोक्त गणना एक निश्चित समय अंतराल Δτ = τ 2 - τ 1 पर प्रतिक्रिया दर का औसत मूल्य देती है। सच्ची (तात्कालिक) गति को उस सीमा के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस तक अनुपात Δ जाता है साथ/ Δτ Δτ → 0 पर, यानी, वास्तविक गति समय के संबंध में एकाग्रता के व्युत्पन्न के बराबर है।

एक प्रतिक्रिया के लिए जिसके समीकरण में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक होते हैं जो एकता से भिन्न होते हैं, विभिन्न पदार्थों के लिए व्यक्त दर मान समान नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया A + 4B = D + 2E के लिए, पदार्थ A की खपत एक मोल है, पदार्थ B की आपूर्ति तीन मोल है, और पदार्थ E का इनपुट दो मोल है। इसीलिए υ (ए) = ⅓ υ (बी) = υ (डी) =½ υ (ई)या υ (ई) . = ⅔ υ (में) ।

यदि किसी विषमांगी प्रणाली के विभिन्न चरणों में स्थित पदार्थों के बीच कोई प्रतिक्रिया होती है, तो यह केवल इन चरणों के बीच इंटरफेस पर ही हो सकती है। उदाहरण के लिए, अम्ल विलयन और धातु के टुकड़े के बीच परस्पर क्रिया केवल धातु की सतह पर होती है। विषमांगी प्रतिक्रिया की गतिकिसी पदार्थ की वह मात्रा है जो प्रति इकाई इंटरफ़ेस सतह पर प्रति इकाई समय पर प्रतिक्रिया करती है या प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है:

.

अभिकारकों की सांद्रता पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता कानून द्वारा व्यक्त की जाती है सक्रिय जनसमूह: स्थिर तापमान पर, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रिया समीकरण में इन पदार्थों के सूत्रों में गुणांक के बराबर शक्तियों तक बढ़ाए गए प्रतिक्रियाशील पदार्थों की दाढ़ सांद्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होती है. फिर प्रतिक्रिया के लिए

2ए + बी → उत्पाद

अनुपात वैध है υ ~ · साथए 2· साथबी, और समानता में संक्रमण के लिए एक आनुपातिकता गुणांक पेश किया गया है के, बुलाया प्रतिक्रिया दर स्थिर:

υ = के· साथए 2· साथबी = के·[ए] 2·[बी]

(सूत्रों में दाढ़ सांद्रता को अक्षर द्वारा दर्शाया जा सकता है साथसंबंधित सूचकांक और वर्गाकार कोष्ठक में संलग्न पदार्थ के सूत्र के साथ)। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का भौतिक अर्थ 1 mol/l के बराबर सभी अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर है। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का आयाम समीकरण के दाईं ओर कारकों की संख्या पर निर्भर करता है और c -1 हो सकता है; एस -1·(एल/मोल); s -1 · (l 2 /mol 2), आदि, अर्थात्, किसी भी स्थिति में, गणना में, प्रतिक्रिया दर mol · l -1 · s -1 में व्यक्त की जाती है।

विषम प्रतिक्रियाओं के लिए, सामूहिक क्रिया के नियम के समीकरण में केवल उन पदार्थों की सांद्रता शामिल होती है जो गैस चरण में या समाधान में होते हैं। ठोस चरण में किसी पदार्थ की सांद्रता एक स्थिर मान है और दर स्थिरांक में शामिल है, उदाहरण के लिए, कोयला C + O 2 = CO 2 की दहन प्रक्रिया के लिए, सामूहिक क्रिया का नियम लिखा गया है:

υ = के मैं·स्थिरांक··= के·,

कहाँ के= के मैंस्थिरांक

उन प्रणालियों में जहां एक या अधिक पदार्थ गैस हैं, प्रतिक्रिया की दर दबाव पर भी निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, जब हाइड्रोजन आयोडीन वाष्प H 2 + I 2 = 2HI के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाएगी:

υ = के··.

यदि आप दबाव बढ़ाते हैं, उदाहरण के लिए, 4 गुना, तो सिस्टम द्वारा कब्जा कर लिया गया आयतन उसी मात्रा से कम हो जाएगा, और, परिणामस्वरूप, प्रत्येक प्रतिक्रियाशील पदार्थ की सांद्रता उसी मात्रा से बढ़ जाएगी। इस मामले में प्रतिक्रिया दर 9 गुना बढ़ जाएगी

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरतावान्ट हॉफ के नियम द्वारा वर्णित: तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है. इसका मतलब यह है कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है अंकगणितीय प्रगतिरासायनिक प्रतिक्रिया की दर तेजी से बढ़ जाती है। प्रगति सूत्र में आधार है प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांकγ, यह दर्शाता है कि तापमान में 10 डिग्री की वृद्धि के साथ किसी दी गई प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाती है (या, जो एक ही बात है, दर स्थिरांक)। गणितीय रूप से, वैन्ट हॉफ का नियम सूत्रों द्वारा व्यक्त किया गया है:

या

आरंभिक स्तर पर प्रतिक्रिया दरें क्रमशः कहां और कहां हैं टी 1 और अंतिम टी 2 तापमान. वान्ट हॉफ के नियम को निम्नलिखित संबंधों द्वारा भी व्यक्त किया जा सकता है:

; ; ; ,

तापमान पर प्रतिक्रिया की दर और वेग स्थिरांक क्रमशः कहाँ और हैं टी; और - तापमान पर समान मान टी +10एन; एन- "दस-डिग्री" अंतराल की संख्या ( एन =(टी 2 –टी 1)/10), जिससे तापमान बदल गया है (पूर्णांक या भिन्नात्मक संख्या, धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है)।

परीक्षण कार्य

1. प्रतिक्रिया A + B -> AB के लिए दर स्थिरांक का मान ज्ञात कीजिए, यदि पदार्थ A और B की सांद्रता क्रमशः 0.05 और 0.01 mol/l के बराबर है, तो प्रतिक्रिया दर 5 10 -5 mol/(l है) -मिनट).

2. यदि पदार्थ A की सांद्रता 2 गुना बढ़ा दी जाए और पदार्थ B की सांद्रता 2 गुना कम कर दी जाए तो प्रतिक्रिया 2A + B -> A2B की दर कितनी बार बदलेगी?

4. सिस्टम 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g) में पदार्थ B 2 की सांद्रता कितनी बार बढ़ाई जानी चाहिए ताकि जब पदार्थ A की सांद्रता 4 गुना कम हो जाए , प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर नहीं बदलती है ?

4. प्रतिक्रिया 3A+B->2C+D की शुरुआत के कुछ समय बाद, पदार्थों की सांद्रता थी: [A] =0.04 mol/l; [बी] = 0.01 मोल/ली; [सी] =0.008 मोल/ली. पदार्थ A और B की प्रारंभिक सांद्रता क्या हैं?

5. सिस्टम CO + C1 2 = COC1 2 में, सांद्रता 0.04 से बढ़ाकर 0.12 mol/l कर दी गई, और क्लोरीन सांद्रता 0.02 से बढ़ाकर 0.06 mol/l कर दी गई। अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ गई?

6. पदार्थ A और B के बीच प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है: A + 2B → C. प्रारंभिक सांद्रता हैं: [A] 0 = 0.04 mol/l, [B] o = 0.05 mol/l। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 0.4 है। खोजो प्रारंभिक गतिकुछ समय बाद प्रतिक्रियाएँ और प्रतिक्रिया दर, जब पदार्थ A की सांद्रता 0.01 mol/l कम हो जाती है।

7. यदि दबाव दोगुना कर दिया जाए तो बंद बर्तन में होने वाली प्रतिक्रिया 2CO + O2 = 2CO2 की दर कैसे बदल जाएगी?

8. गणना करें कि प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक का मान 4 के बराबर लेते हुए, यदि सिस्टम का तापमान 20 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया जाए तो प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी।

9. यदि सिस्टम में दबाव 4 गुना बढ़ जाए तो प्रतिक्रिया दर 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) कैसे बदल जाएगी;

10. यदि सिस्टम का आयतन 4 गुना कम कर दिया जाए तो प्रतिक्रिया दर 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) कैसे बदल जाएगी?

11. यदि NO की सांद्रता 4 गुना बढ़ा दी जाए तो प्रतिक्रिया 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) की दर कैसे बदल जाएगी?

12. प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक क्या है, यदि तापमान में 40 डिग्री की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर

15.6 गुना बढ़ जाता है?

14. . प्रतिक्रिया A + B -> AB के लिए दर स्थिरांक का मान ज्ञात कीजिए, यदि पदार्थ A और B की सांद्रता क्रमशः 0.07 और 0.09 mol/l के बराबर है, तो प्रतिक्रिया दर 2.7 10 -5 mol/(l-min) है ).

14. पदार्थ A और B के बीच प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है: A + 2B → C. प्रारंभिक सांद्रता हैं: [A] 0 = 0.01 mol/l, [B] o = 0.04 mol/l। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 0.5 है। प्रारंभिक प्रतिक्रिया दर और कुछ समय बाद प्रतिक्रिया दर ज्ञात करें, जब पदार्थ A की सांद्रता 0.01 mol/l कम हो जाती है।

15. यदि सिस्टम में दबाव दोगुना हो जाए तो प्रतिक्रिया दर 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) कैसे बदल जाएगी;

16. सिस्टम CO + C1 2 = COC1 2 में, सांद्रता 0.05 से बढ़ाकर 0.1 mol/l कर दी गई, और क्लोरीन सांद्रता 0.04 से बढ़ाकर 0.06 mol/l कर दी गई। अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ गई?

17. प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक का मान 2 के बराबर लेते हुए गणना करें कि यदि सिस्टम का तापमान 20 डिग्री सेल्सियस से 80 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया जाए तो प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी।

18. गणना करें कि प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक का मान 4 के बराबर लेते हुए, यदि सिस्टम का तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से 90 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया जाए तो प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी।

रासायनिक बंध। अणुओं का निर्माण और संरचना

1.आप किस प्रकार के रासायनिक बंधों के बारे में जानते हैं? संयोजकता बंध विधि का उपयोग करके आयनिक बंध के निर्माण का एक उदाहरण दीजिए।

2. कौन सा रासायनिक बंधसहसंयोजक कहा जाता है? सहसंयोजक प्रकार के बंधन की विशेषता क्या है?

4. सहसंयोजक बंधन किन गुणों की विशेषता दर्शाता है? इसे विशिष्ट उदाहरणों के साथ दिखाएँ।

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5.अणुओं में बंधों की प्रकृति क्या है? एनसीआई 4सीएस 2, सीओ 2? उनमें से प्रत्येक के लिए सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्म के विस्थापन की दिशा इंगित करें।

6. किस रासायनिक बंधन को आयनिक कहा जाता है? आयनिक प्रकार के बंधन की विशेषता क्या है?

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8. हर चीज़ का चित्र बनाएं संभावित तरीकेपी-ऑर्बिटल के साथ एस-ऑर्बिटल का ओवरलैप; इस मामले में संचार की दिशा बताएं।

9. दाता-स्वीकर्ता तंत्र की व्याख्या करें सहसंयोजक बंधनफ़ॉस्फ़ोनियम आयन [PH 4 ]+ के निर्माण के उदाहरण का उपयोग करना।

10. CO अणुओं, C0 2 में, बंधन ध्रुवीय है या अध्रुवीय? व्याख्या करना। हाइड्रोजन आबंधन का वर्णन करें।

11. ध्रुवीय बंधन वाले कुछ अणु आम तौर पर गैर-ध्रुवीय क्यों होते हैं?

12.सहसंयोजक या आयन प्रकारसंचार के लिए विशिष्ट है निम्नलिखित कनेक्शन: नाल, एस0 2, केएफ? क्यों आयोनिक बंधसहसंयोजक का सीमित मामला है?

14. क्या है धातु कनेक्शन? यह सहसंयोजक बंधन से किस प्रकार भिन्न है? यह धातुओं के कौन से गुण निर्धारित करता है?

14. अणुओं में परमाणुओं के बीच के बंधन की प्रकृति क्या है; केएचएफ 2, एच 2 0, एचएनओ ?

15. हम नाइट्रोजन अणु N2 में परमाणुओं के बीच उच्च बंधन शक्ति और फॉस्फोरस अणु P4 में काफी कम शक्ति की व्याख्या कैसे कर सकते हैं?

16. किस प्रकार के बंधन को हाइड्रोजन बंधन कहा जाता है? H2O और HF के विपरीत, H2S और HC1 के अणु क्यों बनते हैं? हाइड्रोजन बांडविशिष्ट नहीं?

17. किस बंधन को आयनिक कहा जाता है? क्या आयनिक बंधन में संतृप्ति और दिशात्मकता के गुण होते हैं? यह सहसंयोजक बंधन का चरम मामला क्यों है?

18. NaCl, N2, Cl2 अणुओं में किस प्रकार का बंधन होता है?