10.5. Գազերի ազդեցությունը արծաթի համաձուլվածքների հատկությունների վրա Արծաթն այնքան էլ ակտիվ չի փոխազդում տարբեր գազերի հետ, բացառությամբ թթվածնի: Այսպիսով, ազոտը չի լուծվում ո՛չ հեղուկ, ո՛չ պինդ արծաթի մեջ։ Արծաթում իներտ գազերի լուծելիությունը չնչին է։ Ջրածնի լուծելիությունը

11.5. Գազերի ազդեցությունը ոսկու համաձուլվածքների հատկությունների վրա. պինդ, ոչ ներս

III. Զանգվածային, տարածություն և այլ ֆորմալ կատեգորիաներ Գիրք Երրորդ, որը պատմում է ճարտարապետության կողմից մեր մեջ արթնացած զգացմունքների մասին Առաջին գրքում, մասամբ՝ երկրորդում, հիմնականում խոսեցինք ճարտարապետության լեզվի մասին։ Իբր շենքն ինքը կամ դրա հեղինակը մեզ համար ինչ-որ բան են ուզում

Նյութի քանակություն - մարմնի կամ համակարգում պարունակվող կառուցվածքային տարրերի (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ և այլն) քանակը։ Նյութի քանակությունն արտահայտվում է մոլերով։ Խոլը հավասար է կառուցվածքային տարրեր պարունակող համակարգի նյութի քանակին, որքան ատոմներ կան ածխածնի 12 C իզոտոպի 0,012 կգ-ում: Մարմնի (համակարգի) նյութի քանակը.

որտեղ Ն - մարմինը (համակարգը) կազմող կառուցվածքային տարրերի (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ և այլն) քանակը։ Ավոգադրո հաստատուն Ն ԲԱՅՑ =6,02 10 23 մոլ -1 .

նյութի մոլային զանգված,

որտեղ մ- միատարր մարմնի զանգված (համակարգ); -այս մարմնի (համակարգի) նյութի քանակը (մոլերի թիվը). Արտահայտված գ/մոլ (կամ կգ/մոլ) միավորներով:

Զանգվածի միավորը, որը հավասար է 12 C ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ին, կոչվում է ատոմային զանգվածի միավոր (a.m.u.): Ատոմների կամ մոլեկուլների զանգվածները, որոնք արտահայտված են ատոմային զանգվածի միավորներով, կոչվում են համապատասխանաբար նյութի հարաբերական ատոմային կամ հարաբերական մոլեկուլային զանգված։ Նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը բաղկացած է նյութի մոլեկուլը կազմող քիմիական տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածներից։ Քիմիական տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները տրված են Դ. Ի. Մենդելեևի աղյուսակում (տես նաև սույն ձեռնարկի հավելվածի աղյուսակ 8):

Նյութի մոլային զանգվածը թվայինորեն հավասար է հարաբերական ատոմին կամ մոլեկուլային քաշըտվյալ նյութի, եթե չափը a.m.u. փոխարինել միավորը g/mol-ով:

Նյութի քանակությունը n գազերի խառնուրդում

կամ
,

որտեղ v ես , Ն ես , մ ես ,  ես - համապատասխանաբար նյութի քանակությունը, մոլեկուլների քանակը, զանգվածը և մոլային զանգվածը ես- խառնուրդի րդ բաղադրիչը ( ես=1,2,…,n).

Մենդելեև - Կլապեյրոնի հավասարում (պետության իդեալական գազի հավասարում)

,

որտեղ տ - գազի զանգված,  - գազի մոլային զանգված, Ռ - ունիվերսալ գազի հաստատուն, ν - նյութի քանակություն, Տ - թերմոդինամիկ ջերմաստիճան:

Փորձարարական գազային օրենքներ, որոնք Մենդելեև-Կլապեյրոն հավասարման հատուկ դեպքեր են իզոպրոցեսների համար.

ա) Բոյլ-Մարիոտի օրենքը (իզոթերմային գործընթաց. Տ= const, մ= Const)

կամ գազի երկու վիճակների համար, որոնք նշվում են 1 և 2 թվերով,

,

բ) Գեյ-Լյուսակի օրենքը (իզոբարային գործընթաց. Ռ= const, մ= Const)

կամ երկու պետությունների համար
,

գ) Չարլզի օրենքը (իզոխորիկ գործընթաց. Վ= const, մ= Const)

կամ երկու պետությունների համար
,

դ) համակցված գազի օրենքը ( մ= Const)

կամ երկու պետությունների համար
.

Նորմալ պայմանները նշանակում են ճնշում էջ o \u003d 1 ատմ (1.013  10 5 Պա), ջերմաստիճան 0 o C ( Տ= 273 Կ):

Դալթոնի օրենքը, որը որոշում է խառնուրդի ճնշումը n գազեր.

,

որտեղ էջ ես - խառնուրդի բաղադրիչների մասնակի ճնշումը ( ես=1,2,…,n). Մասնակի ճնշումը գազի ճնշումն է, որը այս գազը կառաջացներ, եթե միայն այն լիներ խառնուրդով զբաղեցրած նավի մեջ:

n գազերի խառնուրդի մոլային զանգված

.

Զանգվածային բաժին ես- գազային խառնուրդի երրորդ բաղադրիչը (միավորի կամ տոկոսի մասնաբաժիններով)

,

որտեղ տ - խառնուրդի քաշը:

Մոլեկուլի կոնցենտրացիան

,

որտեղ Ն - տվյալ համակարգում պարունակվող մոլեկուլների քանակը.  համակարգում նյութի խտությունն է. V-համակարգի ծավալը. Բանաձևը վավեր է ոչ միայն գազերի, այլ նաև նյութի ագրեգացման ցանկացած վիճակի համար։

Վան դեր Վալսի հավասարումը իրական գազի համար

,

որտեղ աև բ- վան դեր Վալսի գործակիցները

Իդեալական գազի համար վան դեր Վալսի հավասարումը վերածվում է Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարման։

Գազերի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության հիմնական հավասարումը

,

որտեղ  p -ը մոլեկուլի փոխադրական շարժման միջին կինետիկ էներգիան է:

Ատոմների և մոլեկուլների հարաբերական զանգվածները որոշվում են օգտագործելով D.I. Ատոմային զանգվածների Մենդելեևի արժեքները. Միևնույն ժամանակ, կրթական նպատակներով հաշվարկներ կատարելիս տարրերի ատոմային զանգվածների արժեքները սովորաբար կլորացվում են մինչև ամբողջ թվեր (բացառությամբ քլորի, ատոմային զանգվածորը հավասար է 35,5):

Օրինակ 1 Կալցիումի հարաբերական ատոմային զանգվածը և r (Ca)=40; Պլատինի հարաբերական ատոմային զանգված And r (Pt)=195.

Մոլեկուլի հարաբերական զանգվածը հաշվարկվում է որպես այս մոլեկուլը կազմող ատոմների հարաբերական ատոմային զանգվածների գումար՝ հաշվի առնելով դրանց նյութի քանակը։

Օրինակ 2. Ծծմբաթթվի հարաբերական մոլային զանգվածը.

M r (H 2 SO 4) \u003d 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) \u003d 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Ատոմների և մոլեկուլների բացարձակ զանգվածները հայտնաբերվում են նյութի 1 մոլի զանգվածը Ավոգադրոյի թվի վրա բաժանելով։

Օրինակ 3. Որոշեք կալցիումի մեկ ատոմի զանգվածը:

Լուծում.Կալցիումի ատոմային զանգվածը And r (Ca)=40 գ/մոլ է։ Կալցիումի մեկ ատոմի զանգվածը հավասար կլինի.

m (Ca) \u003d A r (Ca) : N A \u003d 40: 6.02 · 10 23 = 6,64· 10-23 տարեկան

Օրինակ 4 Որոշեք ծծմբաթթվի մեկ մոլեկուլի զանգվածը:

Լուծում.Ծծմբաթթվի մոլային զանգվածը M r (H 2 SO 4) = 98. Մեկ մոլեկուլի զանգվածը m (H 2 SO 4) է.

m (H 2 SO 4) \u003d M r (H 2 SO 4) : N A \u003d 98: 6.02 · 10 23 = 16,28· 10-23 տարեկան

2.10.2. Նյութի քանակի և ատոմային և մոլեկուլային մասնիկների քանակի հաշվարկ՝ զանգվածի և ծավալի հայտնի արժեքներից

Նյութի քանակությունը որոշվում է նրա զանգվածը՝ գրամներով արտահայտված, ատոմային (մոլային) զանգվածի վրա բաժանելով։ Գազային վիճակում գտնվող նյութի քանակը n.o-ում հայտնաբերվում է նրա ծավալը բաժանելով 1 մոլ գազի ծավալի վրա (22,4 լ):

Օրինակ 5 Որոշեք n(Na) նատրիումի նյութի քանակը 57,5 ​​գ մետաղական նատրիումում:

Լուծում.Նատրիումի հարաբերական ատոմային զանգվածը And r (Na)=23 է։ Նյութի քանակը հայտնաբերվում է մետաղական նատրիումի զանգվածը նրա ատոմային զանգվածի վրա բաժանելով.

n(Na)=57,5:23=2,5 մոլ.

Օրինակ 6. Որոշեք ազոտային նյութի քանակը, եթե դրա ծավալը n.o. 5,6 լիտր է։

Լուծում.Ազոտային նյութի քանակը n(N 2) նրա ծավալը 1 մոլ գազի (22,4 լ) ծավալի վրա բաժանելով՝ գտնում ենք.

n(N 2) \u003d 5.6: 22.4 \u003d 0.25 մոլ.

Նյութի ատոմների և մոլեկուլների թիվը որոշվում է նյութի ատոմների և մոլեկուլների թիվը Ավոգադրոյի թվով բազմապատկելով։

Օրինակ 7. Որոշեք 1 կգ ջրի մեջ պարունակվող մոլեկուլների քանակը:

Լուծում.Ջրային նյութի քանակը հայտնաբերվում է նրա զանգվածը (1000 գ) բաժանելով մոլային զանգվածի (18 գ/մոլ).

n (H 2 O) \u003d 1000: 18 \u003d 55,5 մոլ:

1000 գ ջրում մոլեկուլների թիվը կլինի.

N (H 2 O) \u003d 55.5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Օրինակ 8. Որոշեք 1 լիտր (n.o.) թթվածնի մեջ պարունակվող ատոմների քանակը:

Լուծում.Թթվածնային նյութի քանակը, որի ծավալը նորմալ պայմաններում 1 լիտր է, հավասար է.

n(O 2) \u003d 1: 22.4 \u003d 4.46 · 10-2 մոլ.

Թթվածնի մոլեկուլների թիվը 1 լիտրում (N.O.) կլինի.

N (O 2) \u003d 4.46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Նշենք, որ 26.9 · 10 22 մոլեկուլ կպարունակվի 1 լիտր ցանկացած գազի մեջ n.o. Քանի որ թթվածնի մոլեկուլը երկատոմիկ է, 1 լիտրում թթվածնի ատոմների թիվը 2 անգամ ավելի մեծ կլինի, այսինքն. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. Գազային խառնուրդի միջին մոլային զանգվածի և ծավալային բաժնի հաշվարկը
այն գազերը, որոնք պարունակում են

Գազային խառնուրդի միջին մոլային զանգվածը հաշվարկվում է այս խառնուրդի բաղկացուցիչ գազերի մոլային զանգվածներից և դրանց ծավալային բաժիններից։

Օրինակ 9 Ենթադրենք, որ օդում ազոտի, թթվածնի և արգոնի պարունակությունը (ծավալային տոկոսով) համապատասխանաբար 78, 21 և 1 է, հաշվարկեք օդի միջին մոլային զանգվածը։

Լուծում.

M օդ = 0,78 · M r (N 2)+0,21 · M r (O 2) + 0,01 · M r (Ar)= 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

Կամ մոտավորապես 29 գ/մոլ:

Օրինակ 10. Գազային խառնուրդը պարունակում է 12 լ NH 3, 5 լ N 2 և 3 լ H 2 չափված n.o. Հաշվե՛ք այս խառնուրդի գազերի ծավալային բաժինները և նրա միջին մոլային զանգվածը:

Լուծում.Գազերի խառնուրդի ընդհանուր ծավալը V=12+5+3=20 լ է։ Գազերի j ծավալային բաժինները հավասար կլինեն.

φ(NH 3)= 12:20=0.6; φ(N 2)=5:20=0.25; φ(H 2)=3:20=0.15.

Միջին մոլային զանգվածը հաշվարկվում է այս խառնուրդի բաղկացուցիչ գազերի ծավալային բաժինների և դրանց մոլեկուլային զանգվածների հիման վրա.

M=0.6 · M (NH 3) + 0,25 · M(N2)+0,15 · M (H 2) \u003d 0.6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Քիմիական տարրի զանգվածային բաժնի հաշվարկը քիմիական միացության մեջ

Քիմիական տարրի ω զանգվածային բաժինը սահմանվում է որպես նյութի տվյալ զանգվածում պարունակվող X տարրի ատոմի զանգվածի հարաբերակցությունը այս նյութի զանգվածին m։ Զանգվածային բաժինը անչափ մեծություն է: Այն արտահայտվում է միավորի կոտորակներով.

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

կամ տոկոսով

ω(X),%= 100 մ(X)/մ (0%<ω<100%),

որտեղ ω(X)-ը X քիմիական տարրի զանգվածային բաժինն է. m(X)-ը X քիմիական տարրի զանգվածն է; m-ը նյութի զանգվածն է:

Օրինակ 11 Հաշվեք մանգանի զանգվածային բաժինը մանգանի (VII) օքսիդում:

Լուծում.Նյութերի մոլային զանգվածները հավասար են՝ M (Mn) \u003d 55 գ/մոլ, M (O) \u003d 16 գ/մոլ, M (Mn 2 O 7) \u003d 2M (Mn) + 7M (O) \u003d 222 գ / մոլ: Այսպիսով, Mn 2 O 7-ի զանգվածը 1 մոլ նյութի քանակով հավասար է.

m(Mn 2 O 7) = M (Mn 2 O 7) · n (Mn 2 O 7) = 222 · 1=222

Mn 2 O 7 բանաձևից հետևում է, որ մանգանի ատոմների նյութի քանակը երկու անգամ մեծ է մանգանի օքսիդի նյութի քանակից (VII): Նշանակում է,

n(Mn) \u003d 2n (Mn 2 O 7) \u003d 2 մոլ,

m(Mn)= n(Mn) · M(Mn) = 2 · 55 = 110 գ:

Այսպիսով, մանգանի զանգվածային բաժինը մանգանի (VII) օքսիդում կազմում է.

ω(X)=m(Mn): m(Mn 2 O 7) = 110:222 = 0.495 կամ 49.5%:

2.10.5. Քիմիական միացության բանաձևի սահմանում իր տարրական բաղադրությամբ

Նյութի ամենապարզ քիմիական բանաձևը որոշվում է այս նյութը կազմող տարրերի զանգվածային բաժինների հայտնի արժեքների հիման վրա:

Ենթադրենք, կա Na x P y Oz նյութի նմուշ m o g զանգվածով: Նկատի ունեցեք, թե ինչպես է որոշվում դրա քիմիական բանաձևը, եթե տարրերի ատոմների նյութի քանակը, դրանց զանգվածները կամ զանգվածային բաժինները հայտնի զանգվածում: նյութը հայտնի է. Նյութի բանաձևը որոշվում է հարաբերակցությամբ.

x: y: z = N(Na) : N(P) : N(O):

Այս հարաբերակցությունը չի փոխվում, եթե դրա յուրաքանչյուր անդամ բաժանվի Ավոգադրոյի թվի վրա.

x: y: z = N(Na)/N A: N(P)/N A: N(O)/N A = ν(Na): ν(P): ν(O).

Այսպիսով, նյութի բանաձևը գտնելու համար անհրաժեշտ է իմանալ նյութի նույն զանգվածում ատոմների նյութերի քանակի հարաբերակցությունը.

x: y: z = m(Na)/M r (Na): m(P)/M r (P): m(O)/M r (O):

Եթե ​​վերջին հավասարման յուրաքանչյուր անդամ բաժանենք m o նմուշի զանգվածի վրա, ապա կստանանք արտահայտություն, որը թույլ է տալիս որոշել նյութի բաղադրությունը.

x: y: z = ω(Na)/M r (Na): ω(P)/M r (P): ω(O)/M r (O):

Օրինակ 12. Նյութը պարունակում է 85,71 վտ. % ածխածին և 14,29 wt. % ջրածին. Նրա մոլային զանգվածը 28 գ/մոլ է։ Որոշեք այս նյութի ամենապարզ և իրական քիմիական բանաձևերը:

Լուծում. C x H y մոլեկուլում ատոմների թվի հարաբերակցությունը որոշվում է յուրաքանչյուր տարրի զանգվածային բաժինները նրա ատոմային զանգվածի վրա բաժանելով.

x: y \u003d 85,71 / 12: 14,29 / 1 \u003d 7,14: 14,29 \u003d 1: 2:

Այսպիսով, նյութի ամենապարզ բանաձևը CH 2 է: Նյութի ամենապարզ բանաձևը միշտ չէ, որ համընկնում է իր իրական բանաձևի հետ։ Այս դեպքում CH 2 բանաձեւը չի համապատասխանում ջրածնի ատոմի վալենտությանը։ Ճշմարիտ քիմիական բանաձեւը գտնելու համար անհրաժեշտ է իմանալ տվյալ նյութի մոլային զանգվածը: Այս օրինակում նյութի մոլային զանգվածը 28 գ/մոլ է։ 28-ը բաժանելով 14-ի (CH 2 բանաձևի միավորին համապատասխանող ատոմային զանգվածների գումարը), մենք ստանում ենք մոլեկուլում ատոմների թվի իրական հարաբերակցությունը.

Ստանում ենք նյութի իրական բանաձևը՝ C 2 H 4 - էթիլեն:

Գազային նյութերի և գոլորշիների մոլային զանգվածի փոխարեն խնդրի վիճակում կարելի է նշել ցանկացած գազի կամ օդի խտությունը։

Քննարկվող դեպքում օդում գազի խտությունը 0,9655 է։ Այս արժեքի հիման վրա կարելի է գտնել գազի մոլային զանգվածը.

M = M օդ · D օդ = 29 · 0,9655 = 28.

Այս արտահայտության մեջ M-ը C x H y գազի մոլային զանգվածն է, M օդը օդի միջին մոլային զանգվածն է, D օդը օդում C x H y գազի խտությունն է: Մոլային զանգվածի ստացված արժեքն օգտագործվում է նյութի իրական բանաձևը որոշելու համար։

Խնդրի վիճակը չի կարող ցույց տալ տարրերից մեկի զանգվածային բաժինը: Գտնվում է միասնությունից (100%) հանելով մնացած բոլոր տարրերի զանգվածային բաժինները։

Օրինակ 13 Օրգանական միացությունը պարունակում է 38,71 վտ. % ածխածին, 51,61 wt. % թթվածին և 9,68 wt. % ջրածին. Որոշե՛ք այս նյութի իրական բանաձևը, եթե նրա թթվածնի գոլորշիների խտությունը 1,9375 է։

Լուծում.Մենք հաշվարկում ենք C x H y O z մոլեկուլում ատոմների թվի հարաբերակցությունը.

x: y: z = 38.71/12: 9.68/1: 51.61/16 = 3.226: 9.68: 3.226 = 1:3:1:

Նյութի մոլային զանգվածը M է.

M \u003d M (O 2) · D(O2) = 32 · 1,9375 = 62.

Նյութի ամենապարզ բանաձևը CH 3 O է։ Այս բանաձևի միավորի ատոմային զանգվածների գումարը կլինի 12+3+16=31։ 62-ը բաժանեք 31-ի և ստացեք մոլեկուլում ատոմների թվի իրական հարաբերակցությունը.

x:y:z = 2:6:2:

Այսպիսով, նյութի իրական բանաձևը C 2 H 6 O 2 է: Այս բանաձեւը համապատասխանում է երկհիդրիկ սպիրտի՝ էթիլենգլիկոլի բաղադրությանը՝ CH 2 (OH) -CH 2 (OH):

2.10.6. Նյութի մոլային զանգվածի որոշում

Նյութի մոլային զանգվածը կարող է որոշվել հայտնի մոլային զանգվածով նրա գազի գոլորշիների խտության հիման վրա:

Օրինակ 14. Որոշ օրգանական միացության գոլորշիների խտությունը թթվածնի առումով 1,8125 է։ Որոշեք այս միացության մոլային զանգվածը:

Լուծում. M x անհայտ նյութի մոլային զանգվածը հավասար է այս նյութի D հարաբերական խտության արտադրյալին M նյութի մոլային զանգվածով, ըստ որի որոշվում է հարաբերական խտության արժեքը.

M x = D · M = 1,8125 · 32 = 58,0.

Մոլային զանգվածի հայտնաբերված արժեք ունեցող նյութերը կարող են լինել ացետոն, պրոպիոնալդեհիդ և ալիլ սպիրտ:

Գազի մոլային զանգվածը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով նրա մոլային ծավալի արժեքը n.c.

Օրինակ 15. 5.6 լիտր գազի զանգված n.o. կազմում է 5,046 գ.Հաշվե՛ք այս գազի մոլային զանգվածը։

Լուծում.Գազի մոլային ծավալը N.C-ում 22,4 լիտր է։ Հետևաբար, ցանկալի գազի մոլային զանգվածն է

M = 5.046 · 22,4/5,6 = 20,18.

Ցանկալի գազը նեոնային Նե է։

Կլապեյրոն–Մենդելեև հավասարումը օգտագործվում է գազի մոլային զանգվածը հաշվարկելու համար, որի ծավալը տրված է ոչ նորմալ պայմաններում։

Օրինակ 16 40 ° C ջերմաստիճանի և 200 կՊա ճնշման դեպքում 3,0 լիտր գազի զանգվածը 6,0 գ է, որոշեք այս գազի մոլային զանգվածը:

Լուծում.Հայտնի մեծությունները փոխարինելով Կլապեյրոն-Մենդելեև հավասարման մեջ՝ ստանում ենք.

M = mRT / PV = 6.0 · 8,31· 313/(200· 3,0)= 26,0.

Քննարկվող գազը ացետիլեն C 2 H 2 է:

Օրինակ 17 5,6 լ (N.O.) ածխաջրածնի այրումից ստացվել է 44,0 գ ածխածնի երկօքսիդ և 22,5 գ ջուր: Ածխաջրածնի հարաբերական խտությունը թթվածնի նկատմամբ կազմում է 1,8125։ Որոշեք ածխաջրածնի իրական քիմիական բանաձևը:

Լուծում.Ածխաջրածինների այրման ռեակցիայի հավասարումը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

C x H y + 0.5 (2x + 0.5y) O 2 \u003d x CO 2 + 0.5 y H 2 O:

Ածխաջրածնի քանակը 5,6:22,4=0,25 մոլ է։ Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է 1 մոլ ածխաթթու գազ և 1,25 մոլ ջուր, որը պարունակում է 2,5 մոլ ջրածնի ատոմ։ Երբ ածխաջրածինը այրվում է 1 մոլ նյութի քանակով, ստացվում է 4 մոլ ածխաթթու գազ և 5 մոլ ջուր։ Այսպիսով, 1 մոլ ածխաջրածինը պարունակում է 4 մոլ ածխածնի ատոմ և 10 մոլ ջրածնի ատոմ, այսինքն. ածխաջրածնի քիմիական բանաձևը C 4 H 10. Այս ածխաջրածնի մոլային զանգվածը M=4 է · 12+10=58. Նրա հարաբերական թթվածնի խտությունը D=58:32=1,8125 համապատասխանում է խնդրի պայմանում տրված արժեքին, որը հաստատում է գտնված քիմիական բանաձեւի ճիշտությունը։