Vielas tilpums normālos apstākļos. Viena mola gāzes tilpums normālos apstākļos

Vielas 1 mola masu sauc par molāru. Kā sauc 1 mola vielas tilpumu? Acīmredzot to sauc arī par molāro tilpumu.

Kāds ir ūdens molārais tilpums? Kad mērījām 1 molu ūdens, uz svariem nenosvērām 18 g ūdens - tas ir neērti. Mēs izmantojām mērīšanas traukus: cilindru vai vārglāzi, jo zinājām, ka ūdens blīvums ir 1 g/ml. Tāpēc ūdens molārais tilpums ir 18 ml/mol. Šķidrumiem un cietām vielām molārais tilpums ir atkarīgs no to blīvuma (52. att., a). Tas ir cits jautājums par gāzēm (52. att., b).

Rīsi. 52.
Molārie tilpumi (n.s.):
a - šķidrumi un cietas vielas; b - gāzveida vielas

Ja ņemat 1 molu ūdeņraža H 2 (2 g), 1 molu skābekļa O 2 (32 g), 1 molu ozona O 3 (48 g), 1 molu oglekļa dioksīds CO 2 (44 g) un pat 1 mols ūdens tvaiku H 2 O (18 g) tādos pašos apstākļos, piemēram, normāli (ķīmijā to parasti sauc par normāliem apstākļiem (n.s.)) temperatūra 0 ° C un spiediens 760 mm Hg. Art. , vai 101,3 kPa), tad izrādās, ka 1 mols jebkuras gāzes aizņems tādu pašu tilpumu, kas vienāds ar 22,4 litriem, un satur tādu pašu molekulu skaitu - 6 × 10 23.

Un ja ņem 44,8 litrus gāzes, tad cik daudz no tās vielas tiks uzņemts? Protams, 2 moli, jo dotais tilpums ir divreiz lielāks par molāro tilpumu. Tātad:

kur V ir gāzes tilpums. No šejienes

Molārais tilpums ir fiziskais daudzums, vienāds ar vielas tilpuma attiecību pret vielas daudzumu.

Gāzveida vielu molāro tilpumu izsaka l/mol. Vm - 22,4 l/mol. Viena kilomola tilpumu sauc par kilomolāru, un to mēra m 3 /kmol (Vm = 22,4 m 3 /kmol). Attiecīgi milimolārais tilpums ir 22,4 ml/mmol.

1. uzdevums. Atrodiet 33,6 m 3 amonjaka NH 3 masu (n.s.).

2. uzdevums. Atrodiet sērūdeņraža H 2 S 18 × 10 20 molekulu masu un tilpumu (n.v.).

Atrisinot uzdevumu, pievērsīsim uzmanību molekulu skaitam 18 × 10 20. Tā kā 10 20 ir 1000 reižu mazāks par 10 23, acīmredzot, aprēķini jāveic, izmantojot mmol, ml/mmol un mg/mmol.

Atslēgas vārdi un frāzes

Gāzu molārie, milimolāri un kilomolāri tilpumi.
Gāzu molārais tilpums (pie normāli apstākļi) ir vienāds ar 22,4 l/mol.
Normāli apstākļi.

Darbs ar datoru

Skatiet elektronisko pieteikumu. Izpētiet nodarbības materiālu un izpildiet uzdotos uzdevumus.
Atrodiet internetā e-pasta adreses, kas var kalpot kā papildu avoti, kas atklāj rindkopas atslēgvārdu un frāžu saturu. Piedāvājiet savu palīdzību skolotājam jaunas stundas sagatavošanā - sūtiet ziņu līdz atslēgvārdi un frāzes nākamajā rindkopā.

Jautājumi un uzdevumi

Atrodiet molekulu masu un skaitu pie n. u. par: a) 11,2 litriem skābekļa; b) 5,6 m 3 slāpekļa; c) 22,4 ml hlora.
Atrodiet apjomu, kas pie n. u. paņems: a) 3 g ūdeņraža; b) 96 kg ozona; c) 12 × 10 20 slāpekļa molekulas.
Atrodiet argona, hlora, skābekļa un ozona blīvumus (masa 1 litrs) istabas temperatūrā. u. Cik katras vielas molekulu tādos pašos apstākļos būs 1 litrā?
Aprēķināt 5 litru masu (n.s.): a) skābeklis; b) ozons; c) oglekļa dioksīds CO 2.
Norāda, kurš ir smagāks: a) 5 litri sēra dioksīda (SO 2) vai 5 litri oglekļa dioksīda (CO 2); b) 2 l oglekļa dioksīda (CO 2) vai 3 l oglekļa monoksīds(SO).

Gāzes tilpumu var noteikt, izmantojot vairākas formulas. Nepieciešams izvēlēties atbilstošo, pamatojoties uz datiem daudzuma problēmas stāvoklī. Liela loma vēlamās formulas izvēlē ir šiem līdzekļiem, un jo īpaši: spiedienam un temperatūrai.

Instrukcijas

1. Problēmās īpaši bieži sastopamā formula ir: V = n*Vm, kur V ir gāzes tilpums (l), n ir vielas skaits (mol), Vm ir gāzes molārais tilpums (l/mol) , tipiskos apstākļos (n.s.) ir standarta vērtība un ir vienāda ar 22,4 l/mol. Gadās, ka nosacījums nesatur vielas skaitu, bet ir noteiktas vielas masa, tad mēs rīkojamies šādi: n = m/M, kur m ir vielas masa (g), M ir vielas molārā masa (g/mol). Mēs atrodam molāro masu, izmantojot tabulu D.I. Mendeļejevs: zem katra elementa ir rakstīta tā kodolmasa, mēs saskaitām visas masas un iegūstam vajadzīgo. Bet šādas problēmas ir diezgan reti sastopamas, parasti problēma satur reakcijas vienādojumu. Šādu problēmu risinājums nedaudz mainās. Apskatīsim piemēru.

2. Kāds tilpums ūdeņraža izdalīsies, ja sālsskābes pārpalikumā izšķīdina alumīniju, kas sver 10,8 g. Rakstām reakcijas vienādojumu: 2Al + 6HCl(piem.) = 2AlCl3 + 3H2. Atrisiniet šo vienādojumu. Atrodiet reaģējušo alumīnija vielu skaitu: n(Al) = m(Al)/M(Al). Lai datus aizstātu ar šo formulu, mums jāaprēķina alumīnija molārā masa: M(Al) = 27 g/mol. Aizvietojam: n(Al) = 10,8/27 = 0,4 mol No vienādojuma redzam, ka, izšķīdinot 2 molus alumīnija, veidojas 3 moli ūdeņraža. Aprēķinām, kāds daudzums ūdeņraža vielas veidojas no 0,4 mol alumīnija: n(H2) = 3 * 0,4/2 = 0,6 mol. Pēc tam datus aizstājam ūdeņraža tilpuma noteikšanas formulā: V = n * Vm = 0,6 * 22,4 = 13,44 litri. Tātad mēs saņēmām rezultātu.

3. Ja mums ir darīšana ar gāzes sistēmu, tad spēkā ir šāda formula: q(x) = V(x)/V, kur q(x)(phi) ir komponenta tilpuma daļa, V(x) ir tilpums. komponenta (l), V – sistēmas tilpums (l). Lai atrastu komponentes tilpumu, iegūstam formulu: V(x) = q(x)*V. Un, ja jums ir jāatrod sistēmas tilpums, tad: V = V(x)/q(x).

Gāze, kurā mijiedarbība starp molekulām ir nenozīmīgi maza, tiek uzskatīta par nevainojamu. Papildus spiedienam gāzes stāvokli raksturo temperatūra un tilpums. Attiecības starp šiem parametriem ir atspoguļotas gāzes likumos.

Instrukcijas

1. Gāzes spiediens ir tieši proporcionāls tās temperatūrai, vielas daudzumam un apgriezti proporcionāls gāzes aizņemtā trauka tilpumam. Proporcionalitātes rādītājs ir universālais gāzes nepārtrauktais R, aptuveni vienāds ar 8,314. To mēra džoulos, dalot ar moliem un kelviniem.

2. Šis izkārtojums veido matemātisko savienojumu P=?RT/V, kur? – vielas skaits (mol), R=8,314 – universāla gāzes nepārtraukta (J/mol K), T – gāzes temperatūra, V – tilpums. Spiediens tiek izteikts paskalos. To var izteikt arī atmosfērās ar 1 atm = 101,325 kPa.

3. Aplūkotā savienojamība ir Mendeļejeva-Klepeirona vienādojuma PV=(m/M) RT sekas. Šeit m ir gāzes masa (g), M ir tās molārā masa (g/mol), un frakcija m/M rada vielas skaitu? jeb molu skaitu. Mendeļejeva-Klapeirona vienādojums ir objektīvs visām gāzēm, kuras var uzskatīt par nevainojamām. Šis ir fundamentāls fizikālais un ķīmiskais gāzes likums.

4. Pārraugot ideālās gāzes uzvedību, tiek runāts par tā sauktajiem tipiskajiem apstākļiem - apstākļiem vidi, ar ko mums īpaši bieži nākas saskarties realitātē. Tādējādi tipiskie dati (n.s.) pieņem, ka temperatūra ir 0 grādi pēc Celsija (vai 273,15 grādi pēc Kelvina skalas) un spiediens 101,325 kPa (1 atm). Ir atklāta vērtība, kas ir vienāda ar viena mola ideālas gāzes tilpumu šādos apstākļos: Vm = 22,413 l/mol. Šo tilpumu sauc par molāru. Molārais tilpums ir viena no galvenajām ķīmiskajām konstantēm, ko izmanto problēmu risināšanā.

5. Galvenais ir saprast, ka ar nepārtrauktu spiedienu un temperatūru arī gāzes tilpums nemainās. Šis aizraujošais postulāts ir formulēts Avogadro likumā, kas nosaka, ka gāzes tilpums ir tieši proporcionāls molu skaitam.

Video par tēmu

Piezīme!
Ir arī citas formulas tilpuma noteikšanai, bet, ja nepieciešams atrast gāzes tilpumu, ir piemērotas tikai šajā rakstā norādītās formulas.

Lai noskaidrotu jebkuru gāzveida vielu sastāvu, jāprot darboties ar tādiem jēdzieniem kā vielas molārais tilpums, molārā masa un blīvums. Šajā rakstā mēs apskatīsim, kas ir molārais tilpums un kā to aprēķināt?

Vielas daudzums

Kvantitatīvie aprēķini tiek veikti, lai faktiski veiktu konkrētu procesu vai noskaidrotu noteiktas vielas sastāvu un struktūru. Šos aprēķinus ir neērti veikt ar atomu vai molekulu masas absolūtajām vērtībām, jo tās ir ļoti mazas. Arī relatīvās atomu masas vairumā gadījumu nevar izmantot, jo tās nav saistītas ar vispārpieņemtiem vielas masas vai tilpuma mēriem. Tāpēc tika ieviests vielas daudzuma jēdziens, kas tiek apzīmēts grieķu burts v (pliks) vai n. Vielas daudzums ir proporcionāls vielā esošo struktūrvienību (molekulu, atomu daļiņu) skaitam.

Vielas daudzuma vienība ir mols.

Mols ir vielas daudzums, kas satur tikpat daudz struktūrvienību, cik atomu ir 12 g oglekļa izotopa.

1 atoma masa ir 12 a. e.m., tāpēc atomu skaits 12 g oglekļa izotopa ir vienāds ar:

Na= 12g/12*1,66057*10 līdz jaudai-24g=6,0221*10 līdz jaudai 23

Fizisko daudzumu Na sauc par Avogadro konstanti. Viens mols jebkuras vielas satur 6,02 * 10 līdz 23 daļiņām.

Rīsi. 1. Avogadro likums.

Gāzes molārais tilpums

Gāzes molārais tilpums ir vielas tilpuma attiecība pret šīs vielas daudzumu. Šo vērtību aprēķina, dalot molārā masa viela pēc tās blīvuma saskaņā ar šādu formulu:

kur Vm ir molārais tilpums, M ir molārā masa un p ir vielas blīvums.

Rīsi. 2. Molārā tilpuma formula.

IN starptautiskā sistēma Gāzveida vielu molārā tilpuma mērīšana tiek veikta kubikmetros uz molu (m 3 /mol)

Gāzveida vielu molārais tilpums atšķiras no šķidrā un cietā stāvoklī esošām vielām ar to, ka gāzveida elements ar 1 mola daudzumu vienmēr aizņem vienu un to pašu tilpumu (ja tiek ievēroti vienādi parametri).

Gāzes tilpums ir atkarīgs no temperatūras un spiediena, tāpēc, aprēķinot, jāņem gāzes tilpums normālos apstākļos. Par normāliem apstākļiem tiek uzskatīta 0 grādu temperatūra un 101,325 kPa spiediens. 1 mola gāzes molārais tilpums normālos apstākļos vienmēr ir vienāds un vienāds ar 22,41 dm 3 /mol. Šo tilpumu sauc par molāro tilpumu ideāla gāze. Tas ir, 1 molā jebkuras gāzes (skābeklis, ūdeņradis, gaiss) tilpums ir 22,41 dm 3 /m.

Rīsi. 3. Gāzes molārais tilpums normālos apstākļos.

Tabula "Gāzu molārais tilpums"

Nākamajā tabulā parādīts dažu gāzu tilpums:

Gāze	Molārais tilpums, l
H 2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH 3	22,065
SO 2	21,888
Ideāli	22,41383

Ko mēs esam iemācījušies?

Ķīmijā pētītās gāzes molārais tilpums (8. pakāpe), kā arī molārā masa un blīvums ir nepieciešamie lielumi, lai noteiktu konkrētas gāzes sastāvu. ķīmiskā viela. Molārās gāzes iezīme ir tāda, ka viens mols gāzes vienmēr satur vienādu tilpumu. Šo tilpumu sauc par gāzes molāro tilpumu.

Tests par tēmu

Ziņojuma izvērtēšana

Vidējais vērtējums: 4.3. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 70.

^ Vielas molārā masa un molārais tilpums. Molmasa ir vielas mola masa. To aprēķina, izmantojot vielas masu un daudzumu, izmantojot formulu:

Мв = К· Мr (1)

Kur: K ir proporcionalitātes koeficients, kas vienāds ar 1 g/mol.

Faktiski oglekļa izotopam 12 6 C Ar = 12, un atomu molārā masa (pēc jēdziena “mols”) ir 12 g/mol. Līdz ar to abu masu skaitliskās vērtības sakrīt, kas nozīmē, ka K = 1. No tā izriet, ka vielas molārajai masai, kas izteikta gramos uz molu, ir tāda pati skaitliskā vērtība kā tās relatīvajai molekulmasai(atomu) svars. Tātad atomu ūdeņraža molārā masa ir 1,008 g/mol, molekulārā ūdeņraža – 2,016 g/mol, molekulārā skābekļa – 31,999 g/mol.

Saskaņā ar Avogadro likumu vienāds daudzums jebkuras gāzes molekulu vienādos apstākļos aizņem tādu pašu tilpumu. No otras puses, 1 mols jebkuras vielas satur (pēc definīcijas) tikpat daudz daļiņu. No tā izriet, ka noteiktā temperatūrā un spiedienā 1 mols jebkuras vielas gāzveida stāvoklī aizņem tādu pašu tilpumu.

Vielas aizņemtā tilpuma attiecību pret tās daudzumu sauc par vielas molāro tilpumu. Normālos apstākļos (101,325 kPa; 273 K) jebkuras gāzes molārais tilpums ir vienāds ar 22,4l/mol(precīzāk, Vn = 22,4 l/mol). Šis apgalvojums attiecas uz šādu gāzi, kad var neņemt vērā cita veida tās molekulu mijiedarbību savā starpā, izņemot to elastīgo sadursmi. Šādas gāzes sauc par ideālām. Neideālām gāzēm, ko sauc par īstām gāzēm, molārie tilpumi atšķiras un nedaudz atšķiras no precīza vērtība. Tomēr vairumā gadījumu atšķirība ir atspoguļota tikai ceturtajā un turpmākajos nozīmīgajos skaitļos.

Gāzes tilpuma mērījumus parasti veic citos apstākļos, nekā parasti. Lai panāktu gāzes tilpumu normālos apstākļos, varat izmantot vienādojumu, kas apvieno Boila–Mariota un Geja–Lusaka gāzes likumus:

pV / T = p 0 V 0 / T 0

kur: V ir gāzes tilpums pie spiediena p un temperatūras T;

V 0 – gāzes tilpums plkst normāls spiediens p 0 (101,325 kPa) un temperatūra T 0 (273,15 K).

Gāzu molārās masas var arī aprēķināt, izmantojot ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu - Klepeirona - Mendeļejeva vienādojumu:

pV = m B RT / M B ,

Kur: p – gāzes spiediens, Pa;

V – tā tilpums, m3;

M B - vielas masa, g;

M B – tā molmasa, g/mol;

T - absolūtā temperatūra, UZ;

R ir universālā gāzes konstante, kas vienāda ar 8,314 J / (mol K).

Ja gāzes tilpumu un spiedienu izsaka citās mērvienībās, tad gāzes konstantes vērtība Klapeirona-Mendeļejeva vienādojumā iegūs citu vērtību. To var aprēķināt, izmantojot formulu, kas iegūta no kombinētā likuma gāzes stāvoklis uz molu vielas normālos apstākļos uz vienu molu gāzes:

R = (p 0 V 0 / T 0)

1. piemērs. Izteikt molos: a) 6,0210 21 CO 2 molekulas; b) 1,2010 24 skābekļa atomi; c) 2,0010 23 ūdens molekulas. Kāda ir šo vielu molārā masa?

Risinājums. Mols ir vielas daudzums, kas satur noteikta veida daļiņas, kas vienādas ar Avogadro konstanti. Līdz ar to a) 6.0210 21 t.i. 0,01 mol; b) 1,2010 24, t.i. 2 moli; c) 2,0010 23, t.i. 1/3 mol. Vielas mola masu izsaka kg/mol vai g/mol. Vielas molārā masa gramos ir skaitliski vienāda ar tās relatīvo molekulāro (atomu) masu, kas izteikta atomu masas vienībās (amu)

Tā kā CO 2 un H 2 O molekulmasas un atomu masa skābeklis ir attiecīgi vienādi ar 44; 18 un 16 amu, tad to molārās masas ir vienādas: a) 44 g/mol; b) 18g/mol; c) 16 g/mol.

2. piemērs. Aprēķiniet sērskābes molekulas absolūto masu gramos.

Risinājums. Jebkuras vielas mols (skat. 1. piemēru) satur Avogadro struktūrvienību konstanti N A (mūsu piemērā molekulas). H 2 SO 4 molārā masa ir 98,0 g/mol. Tāpēc vienas molekulas masa ir 98/(6,02 10 23) = 1,63 10 -22 g.

Molārais tilpums- vielas viena mola tilpums, vērtība, kas iegūta, dalot molāro masu ar blīvumu. Raksturo molekulu iesaiņojuma blīvumu.

Nozīme N A = 6,022…×10 23 sauc par Avogadro numuru itāļu ķīmiķa Amedeo Avogadro vārdā. Šī ir universālā konstante sīkas daļiņas jebkura viela.

Tieši šis molekulu skaits satur 1 molu skābekļa O2, tikpat daudz atomu 1 molā dzelzs (Fe), molekulas 1 molā ūdens H2O utt.

Saskaņā ar Avogadro likumu 1 mols ideālas gāzes plkst normāli apstākļi ir vienāds apjoms Vm= 22.413 996(39) l. Normālos apstākļos lielākā daļa gāzu ir tuvu ideālam, tāpēc visas atsauces informācijaķīmisko elementu molārais tilpums attiecas uz to kondensētajām fāzēm, ja vien nav norādīts citādi

Kopā ar masu un tilpumu in ķīmiskie aprēķini Bieži tiek izmantots vielas daudzums, kas ir proporcionāls vielā esošo struktūrvienību skaitam. Katrā gadījumā jānorāda, kādas struktūrvienības (molekulas, atomi, joni utt.) ir domātas. Vielas daudzuma vienība ir mols.

Mols ir vielas daudzums, kas satur tik daudz molekulu, atomu, jonu, elektronu vai citu strukturālo vienību, cik atomu ir 12 g 12C oglekļa izotopa.

Ar lielu precizitāti nosaka struktūrvienību skaitu, ko satur 1 mols vielas (Avogadro konstante); praktiskos aprēķinos pieņemts vienāds ar 6,02 1024 mol -1.

Nav grūti parādīt, ka vielas 1 mola masa (molmasa), kas izteikta gramos, ir skaitliski vienāda ar šīs vielas relatīvo molekulmasu.

Jā, radinieks molekulmasa(vai, saīsināti molekulmasa) brīvā hlora C1g ir 70,90. Tāpēc molekulārā hlora molārā masa ir 70,90 g/mol. Tomēr hlora atomu molārā masa ir uz pusi mazāka (45,45 g/mol), jo 1 mols Cl hlora molekulu satur 2 molus hlora atomu.

Saskaņā ar Avogadro likumu, vienādos apjomos Jebkura gāze, kas ņemta vienā un tajā pašā temperatūrā un spiedienā, satur vienādu molekulu skaitu. Citiem vārdiem sakot, vienāds daudzums jebkuras gāzes molekulu vienādos apstākļos aizņem tādu pašu tilpumu. Tajā pašā laikā 1 mols jebkuras gāzes satur tikpat daudz molekulu. Līdz ar to tādos pašos apstākļos 1 mols jebkuras gāzes aizņem tādu pašu tilpumu. Šo tilpumu sauc par gāzes molāro tilpumu un normālos apstākļos (0°C, spiediens 101, 425 kPa) ir vienāds ar 22,4 litriem.

Piemēram, apgalvojums "oglekļa dioksīda saturs gaisā ir 0,04% (tilp.)" nozīmē, ka pie CO 2 daļējā spiediena, kas vienāds ar gaisa spiedienu un tajā pašā temperatūrā, gaisā esošais oglekļa dioksīds par 0,04% no kopējā gaisa aizņemtā apjoma.

Pārbaudes uzdevums

1. Salīdziniet molekulu skaitu, ko satur 1 g NH 4 un 1 g N 2. Kādā gadījumā un cik reizes molekulu skaits ir lielāks?

2. Izsaka vienas sēra dioksīda molekulas masu gramos.

4. Cik molekulu normālos apstākļos ir 5,00 ml hlora?

4. Kādu tilpumu normālos apstākļos aizņem 27 10 21 gāzes molekula?

5. Izsaka vienas NO 2 molekulas masu gramos -

6. Kāda ir 1 mola O2 un 1 mola Oz aizņemto tilpumu attiecība (apstākļi ir vienādi)?

7. Vienādos apstākļos tiek ņemtas vienādas skābekļa, ūdeņraža un metāna masas. Atrodiet ņemto gāzu tilpumu attiecību.

8. Uz jautājumu, cik lielu tilpumu normālos apstākļos aizņems 1 mols ūdens, atbilde bija: 22,4 litri. Vai šī ir pareizā atbilde?

9. Izsaka vienas HCl molekulas masu gramos.

Cik oglekļa dioksīda molekulu ir 1 litrā gaisa, ja CO 2 tilpuma saturs ir 0,04% (normālos apstākļos)?

10. Cik molu normālos apstākļos satur 1 m 4 jebkuras gāzes?

11. Izteikt vienas H 2 O molekulas masu gramos.

12. Cik molu skābekļa ir 1 litrā gaisa, ja tilpums

14. Cik molu slāpekļa ir 1 litrā gaisa, ja tā tilpuma saturs ir 78% (normālos apstākļos)?

14. Vienādos apstākļos tiek ņemtas vienādas skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa masas. Atrodiet ņemto gāzu tilpumu attiecību.

15. Salīdziniet molekulu skaitu, ko satur 1 g NO 2 un 1 g N 2. Kādā gadījumā un cik reizes molekulu skaits ir lielāks?

16. Cik molekulu standarta apstākļos ir 2,00 ml ūdeņraža?

17. Izteikt vienas H 2 O molekulas masu gramos.

18. Kādu tilpumu normālos apstākļos aizņem 17 10 21 gāzes molekula?

ĶĪMISKO REAKCIJU ĀTRUMS

Definējot jēdzienu ātrumu ķīmiskā reakcija nepieciešams atšķirt homogēnas un neviendabīgas reakcijas. Ja reakcija notiek viendabīgā sistēmā, piemēram, šķīdumā vai gāzu maisījumā, tad tā notiek visā sistēmas tilpumā. Viendabīgas reakcijas ātrums ir vielas daudzums, kas reaģē vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā uz sistēmas tilpuma vienību. Tā kā vielas molu skaita attiecība pret tilpumu, kurā tā ir sadalīta, ir vielas molārā koncentrācija, homogēnas reakcijas ātrumu var definēt arī kā jebkuras vielas koncentrācijas izmaiņas laika vienībā: sākotnējā reaģenta vai reakcijas produkta. Lai nodrošinātu, ka aprēķina rezultāts vienmēr ir pozitīvs neatkarīgi no tā, vai tas ir balstīts uz reaģentu vai produktu, formulā tiek izmantota zīme “±”:

Atkarībā no reakcijas rakstura laiku var izteikt ne tikai sekundēs, kā to prasa SI sistēma, bet arī minūtēs vai stundās. Reakcijas laikā tā ātruma lielums nav nemainīgs, bet nepārtraukti mainās: tas samazinās, samazinoties izejvielu koncentrācijām. Iepriekš minētais aprēķins dod reakcijas ātruma vidējo vērtību noteiktā laika intervālā Δτ = τ 2 – τ 1. Patiesais (momentānais) ātrums ir definēts kā robeža, līdz kurai tiecas attiecība Δ AR/ Δτ pie Δτ → 0, t.i., patiesais ātrums ir vienāds ar koncentrācijas atvasinājumu attiecībā pret laiku.

Reakcijai, kuras vienādojums satur stehiometriskos koeficientus, kas atšķiras no vienības, ātruma vērtības, kas izteiktas dažādām vielām, nav vienādas. Piemēram, reakcijai A + 4B = D + 2E vielas A patēriņš ir viens mols, vielas B padeve ir trīs moli, bet vielas E ievade ir divi moli. Tāpēc υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) = ½ υ (E) vai υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Ja reakcija notiek starp vielām, kas atrodas dažādās neviendabīgas sistēmas fāzēs, tad tā var notikt tikai saskarnē starp šīm fāzēm. Piemēram, mijiedarbība starp skābes šķīdumu un metāla gabalu notiek tikai uz metāla virsmas. Neviendabīgas reakcijas ātrums ir vielas daudzums, kas reaģē vai veidojas reakcijas rezultātā laika vienībā uz saskarnes virsmas vienību:

Ķīmiskās reakcijas ātruma atkarību no reaģentu koncentrācijas izsaka likums aktīvās masas: nemainīgā temperatūrā ķīmiskās reakcijas ātrums ir tieši proporcionāls reaģējošo vielu molāro koncentrāciju reizinājumam, kas palielināts līdz jaudām, kas vienādas ar koeficientiem šo vielu formulās reakcijas vienādojumā. Tad par reakciju

2A + B → produkti

attiecība ir derīga υ ~ · AR A 2 · AR B, un pārejai uz vienlīdzību tiek ieviests proporcionalitātes koeficients k, zvanīja reakcijas ātruma konstante:

υ = k· AR A 2 · AR B = k· [A] 2 · [B]

(molārās koncentrācijas formulās var apzīmēt ar burtu AR ar atbilstošo indeksu un vielas formulu kvadrātiekavās). Reakcijas ātruma konstantes fizikālā nozīme ir reakcijas ātrums pie visu reaģentu koncentrācijām, kas vienādas ar 1 mol/l. Reakcijas ātruma konstantes izmērs ir atkarīgs no faktoru skaita vienādojuma labajā pusē un var būt c –1 ; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2) utt., tas ir, tāda, ka jebkurā gadījumā aprēķinos reakcijas ātrumu izsaka mol · l –1 · s –1.

Neviendabīgām reakcijām masas iedarbības likuma vienādojums ietver tikai to vielu koncentrācijas, kas atrodas gāzes fāzē vai šķīdumā. Vielas koncentrācija cietajā fāzē ir nemainīga vērtība un ir iekļauta ātruma konstantē, piemēram, ogļu sadegšanas procesam C + O 2 = CO 2 masas iedarbības likums ir uzrakstīts:

υ = k I·const··= k·,

Kur k= k I konst.

Sistēmās, kurās viena vai vairākas vielas ir gāzes, reakcijas ātrums ir atkarīgs arī no spiediena. Piemēram, ja ūdeņradis mijiedarbojas ar joda tvaikiem H 2 + I 2 = 2HI, ķīmiskās reakcijas ātrumu noteiks izteiksme:

υ = k··.

Palielinot spiedienu, piemēram, 4 reizes, tad sistēmas aizņemtais tilpums samazināsies par tādu pašu daudzumu, un līdz ar to katras reaģējošās vielas koncentrācija palielināsies par tādu pašu daudzumu. Reakcijas ātrums šajā gadījumā palielināsies 9 reizes

Reakcijas ātruma atkarība no temperatūras apraksta van Hofa noteikums: ar katriem 10 grādu temperatūras paaugstināšanos reakcijas ātrums palielinās 2-4 reizes. Tas nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai aritmētiskā progresijaķīmiskās reakcijas ātrums palielinās eksponenciāli. Bāze progresēšanas formulā ir reakcijas ātruma temperatūras koeficientsγ, kas parāda, cik reizes palielinās dotās reakcijas ātrums (vai, kas ir tas pats, ātruma konstante), temperatūrai paaugstinoties par 10 grādiem. Matemātiski Van Hofa likumu izsaka ar formulām:

vai

kur un ir reakcijas ātrumi, attiecīgi, sākumā t 1 un pēdējais t 2 temperatūras. Van Hofa likumu var izteikt arī ar šādām attiecībām:

; ; ; ,

kur un ir attiecīgi reakcijas ātrums un ātruma konstante temperatūrā t; un – vienādas vērtības temperatūrā t +10n; n– “desmit grādu” intervālu skaits ( n =(t 2 –t 1)/10), par kuru temperatūra ir mainījusies (var būt vesels vai daļskaitlis, pozitīvs vai negatīvs).

Pārbaudes uzdevums

1. Atrodiet ātruma konstantes vērtību reakcijai A + B -> AB, ja pie vielu A un B koncentrācijām attiecīgi 0,05 un 0,01 mol/l reakcijas ātrums ir 5 10 -5 mol/(l) -min).

2. Cik reizes mainīsies reakcijas 2A + B -> A2B ātrums, ja vielas A koncentrāciju palielina 2 reizes, bet vielas B koncentrāciju samazina 2 reizes?

4. Cik reizes jāpalielina vielas B 2 koncentrācija sistēmā 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g), lai, A vielas koncentrācijai samazinoties 4 reizes. , tiešās reakcijas ātrums nemainās ?

4. Kādu laiku pēc reakcijas sākuma 3A+B->2C+D vielu koncentrācijas bija: [A] =0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] = 0,008 mol/l. Kādas ir vielu A un B sākotnējās koncentrācijas?

5. Sistēmā CO + C1 2 = COC1 2 koncentrācija tika palielināta no 0,04 līdz 0,12 mol/l, un hlora koncentrācija palielināta no 0,02 līdz 0,06 mol/l. Cik reizes palielinājās uz priekšu vērstās reakcijas ātrums?

6. Reakciju starp vielām A un B izsaka ar vienādojumu: A + 2B → C. Sākotnējās koncentrācijas ir: [A] 0 = 0,04 mol/l, [B] o = 0,05 mol/l. Reakcijas ātruma konstante ir 0,4. Atrast sākotnējais ātrums reakcijas un reakcijas ātrums pēc kāda laika, kad vielas A koncentrācija samazinās par 0,01 mol/l.

7. Kā mainīsies reakcijas 2CO + O2 = 2CO2 ātrums, kas notiek slēgtā traukā, ja spiediens tiek dubultots?

8. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūru paaugstinās no 20 °C līdz 100 °C, ņemot reakcijas ātruma temperatūras koeficienta vērtību, kas vienāda ar 4.

9. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), ja spiediens sistēmā tiks palielināts 4 reizes;

10. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), ja sistēmas tilpums tiks samazināts 4 reizes?

11. Kā mainīsies reakcijas 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) ātrums, ja NO koncentrāciju palielinās 4 reizes?

12. Kāds ir reakcijas ātruma temperatūras koeficients, ja, temperatūrai paaugstinoties par 40 grādiem, reakcijas ātrums

palielinās 15,6 reizes?

14. . Atrodiet ātruma konstantes vērtību reakcijai A + B -> AB, ja pie vielu A un B koncentrācijām, kas attiecīgi vienādas ar 0,07 un 0,09 mol/l, reakcijas ātrums ir 2,7 10 -5 mol/(l-min ).

14. Reakciju starp vielām A un B izsaka ar vienādojumu: A + 2B → C. Sākotnējās koncentrācijas ir: [A] 0 = 0,01 mol/l, [B] o = 0,04 mol/l. Reakcijas ātruma konstante ir 0,5. Atrodiet sākotnējo reakcijas ātrumu un reakcijas ātrumu pēc kāda laika, kad vielas A koncentrācija samazinās par 0,01 mol/l.

15. Kā mainīsies reakcijas ātrums 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), ja spiediens sistēmā tiks dubultots;

16. Sistēmā CO + C1 2 = COC1 2 koncentrācija tika palielināta no 0,05 līdz 0,1 mol/l, un hlora koncentrācija palielināta no 0,04 līdz 0,06 mol/l. Cik reizes palielinājās uz priekšu vērstās reakcijas ātrums?

17. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūru paaugstinās no 20 °C līdz 80 °C, ņemot reakcijas ātruma temperatūras koeficienta vērtību, kas vienāda ar 2.

18. Aprēķiniet, cik reizes palielināsies reakcijas ātrums, ja sistēmas temperatūru paaugstinās no 40 °C līdz 90 °C, ņemot reakcijas ātruma temperatūras koeficienta vērtību, kas vienāda ar 4.

ĶĪMISKĀ SAITE. MOLEKULU VEIDOŠANĀS UN UZBŪVE

1. Kādus ķīmisko saišu veidus jūs zināt? Sniedziet piemēru jonu saites veidošanai, izmantojot valences saites metodi.

2. Kuru ķīmiskā saite sauc par kovalentu? Kas ir raksturīgs kovalentās saites veidam?

4. Kādas īpašības raksturo kovalentā saite? Parādiet to ar konkrētiem piemēriem.

4. Kāda veida ķīmiskā saite ir H2 molekulās; Cl 2 HC1?

5.Kāda ir saišu būtība molekulās? NCI 4 CS 2, CO 2? Katram no tiem norādiet kopējā elektronu pāra pārvietošanās virzienu.

6. Kādu ķīmisko saiti sauc par jonu? Kas ir raksturīgs jonu veida saitei?

7. Kāda veida saite ir NaCl, N 2, Cl 2 molekulās?

8. Iztēlojies visu iespējamie veidi s-orbitāles pārklāšanās ar p-orbitāli;. Šajā gadījumā norādiet saziņas virzienu.

9. Izskaidrojiet donora-akceptora mehānismu kovalentā saite izmantojot fosfonija jonu [PH 4 ]+ veidošanās piemēru.

10. Vai CO molekulās C0 2 saite ir polāra vai nepolāra? Paskaidrojiet. Aprakstiet ūdeņraža saiti.

11. Kāpēc dažas molekulas, kurām ir polārās saites, parasti ir nepolāras?

12.Kovalentais vai jonu tips komunikācija ir raksturīga sekojoši savienojumi: Nal, S0 2, KF? Kāpēc jonu saite vai ierobežojošais gadījums ir kovalenta?

14. Kas ir metāla savienojums? Kā tas atšķiras no kovalentās saites? Kādas metālu īpašības tas nosaka?

14. Kādas ir saites starp atomiem molekulās; KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Kā izskaidrot lielo saišu stiprību starp atomiem slāpekļa molekulā N2 un ievērojami mazāko stiprību fosfora molekulā P4?

16 . Kādu saiti sauc par ūdeņraža saiti? Kāpēc veidojas H2S un HC1 molekulas, atšķirībā no H2O un HF? ūdeņraža saites nav tipiski?

17. Kādu saiti sauc par jonu? Vai jonu saitei ir piesātinājuma un virziena īpašības? Kāpēc tas ir ārkārtējs kovalentās saites gadījums?

18. Kāda veida saite ir molekulās NaCl, N 2, Cl 2?