Русская Википедия:Молярный объём

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Моля́рный объём Шаблон:Math — отношение объёма вещества к его количеству, численно равен объёму одного моля вещества. Термин «молярный объём» может быть применён к простым веществам, химическим соединениям и смесям. В общем случае он зависит от температуры, давления и агрегатного состояния вещества. Молярный объём также можно получить делением молярной массы Шаблон:Math вещества на его плотность Шаблон:Math: таким образом, Шаблон:Math. Молярный объём характеризует плотность упаковки молекул в данном веществе. Для простых веществ иногда используется термин атомный объём.

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярного объёма является кубический метр на моль (русское обозначение: м³/моль; международное: m³/mol).

Молярный объём смеси

Для смеси веществ, при расчёте молярного объёма, количеством вещества считают сумму количеств всех веществ, составляющих смесь. Если известна плотность смеси Шаблон:Math, мольные доли компонентов Шаблон:Math и их молярные массы Шаблон:Math, молярный объём смеси можно найти как отношение средней молярной массы смеси (суммы молярных масс её компонентов, умноженных на их мольные доли) к плотности смеси.

<math>V_{\rm m} = \frac{V}{\sum n_i} = \frac{\overline M}{\rho_{\mathrm{c}}} = \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{N}x_{i}M_{i}}{\rho_{\mathrm{c}}}.</math>

Молярный объём газов

Согласно закону Авогадро, одинаковые количества газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объём. Молярный объём идеального газа рассчитывается по формуле, выводящейся из уравнения состояния идеального газа

<math>V_{\rm m} = \frac{RT}{P}</math>,

где Шаблон:Math — термодинамическая температура, Шаблон:Math — давление, Шаблон:Math = 8,314 462 618 153 24 (точно) м³⋅Па⋅К⁻¹⋅моль⁻¹ — универсальная газовая постоянная.

При стандартных условиях (Шаблон:Math = 273,15 K (0 °C), Шаблон:Math = 101 325 Па) молярный объём идеального газа Шаблон:Math = 22,413 969 545… л/моль. Молярные объёмы идеального газа при других давлениях и температурах, часто принимаемых в качестве стандартных:

Шаблон:Math = 24,465 403 697… л/моль (Шаблон:Math = 298,15 K (25 °C), Шаблон:Math = 101 325 Па),

Шаблон:Math = 22,710 954 641… л/моль (Шаблон:Math = 273,15 K (0 °C), Шаблон:Math = 100 000 Па),

Шаблон:Math = 24,789 570 296… л/моль (Шаблон:Math = 298,15 K (25 °C), Шаблон:Math = 100 000 Па).

Молярные объёмы реальных газов

Газ	Шаблон:Math, л/моль	Газ	Шаблон:Math, л/моль
He	22,426	CO	22,408
Ne	22,428	CO2	22,262
Ar	22,394	N2O	22,260
Kr	22,388	SO2	21,889
Xe	22,266	CH4	22,376
H2	22,430	C2H6	22,176
O2	22,393	C2H4	22,255
N2	22,404	C2H2	22,157

Молярные объёмы реальных газов в той или иной степени отличаются от молярного объёма идеального газа, однако во многих случаях для практических вычислений отклонениями от идеальности можно пренебречь. Различие молярных объёмов идеального и реального газа связано в первую очередь с силами притяжения между молекулами и с конечным объёмом молекулы реального газа; в связи с этим, уравнение состояния реального газа с большей точностью описывается не формулой Менделеева — Клапейрона (уравнением состояния идеального газа), а формулой Ван-дер-Ваальса:

<math>\left(P+\frac{a}{V_m^2}\right)(V_m-b)=RT.</math>

В таблице справа приведены молярные объёмы некоторых реальных газов (Шаблон:Math = 273,15 K (0 °C), Шаблон:Math = 101 325 Па). Видно, что для газов с относительно большими молекулами (двуокись серы, углеводороды) молярный объём несколько меньше молярного объёма идеального газа (22,414 л/моль в указанных условиях); для газов с маленькими молекулами (гелий, неон, водород) молярный объём несколько больше «идеального».

С молярным объёмом идеального газа связана постоянная Лошмидта Шаблон:Math — количество молекул идеального газа в единице объёма при стандартных условиях:

<math>N_\text{L} = \frac{N_\text{A}}{V_m}.</math>

Молярный объём кристаллов

Объём Шаблон:Math элементарной ячейки кристалла можно вычислить из параметров кристаллической структуры, которые определяются с помощью рентгеноструктурного анализа. Объём ячейки связан с молярным объёмом следующим образом:

Шаблон:Math

где Шаблон:Math — количество формульных единиц в элементарной ячейке.

Значения молярного объёма химических элементов

Ниже приведены значения молярного (атомного) объёма простых веществ в см³/моль (10⁻⁶ м³/моль, 10⁻³ л/моль) при нормальных условиях либо (для элементов, газообразных при н.у.) при температуре конденсации и нормальном давлении.

Группа

I A (1)

II A (2)

III B (3)

IV B (4)

V B (5)

VI B (6)

VII B (7)

VIII B (8)

VIII B (9)

VIII B (10)

I B (11)

II B (12)

III A (13)

IV A (14)

V A (15)

VI A (16)

VII A (17)

VIII A (18)

Период

1

H 14,0

He 31,8

2

Li 13,1

Be 5

B 4,6

C 5,3

N 17,3

O 14

F 17,1

Ne 16,8

3

Na 23,7

Mg 14

Al 10

Si 12,1

P 17

S 15,5

Cl 18,7

Ar 24,2

4

K 45,3

Ca 29,9

Sc 15

Ti 10,6

V 8,35

Cr 7,23

Mn 7,39

Fe 7,1

Co 6,7

Ni 6,6

Cu 7,1

Zn 9,2

Ga 11,8

Ge 13,6

As 13,1

Se 16,5

Br 23,5

Kr 32,2

5

Rb 55,9

Sr 33,7

Y 19,8

Zr 14,1

Nb 10,8

Mo 9,4

Tc 8,5

Ru 8,3

Rh 8,3

Pd 8,9

Ag 10,3

Cd 13,1

In 15,7

Sn 16,3

Sb 18,4

Te 20,5

I 25,7

Xe 42,9

6

Cs 70

Ba 39

*

Hf 13,6

Ta 10,9

W 9,53

Re 8,85

Os 8,43

Ir 8,54

Pt 9,1

Au 10,2

Hg 14,8

Tl 17,2

Pb 18,3

Bi 21,3

Po 22,7

At н/д

Rn н/д

7

Fr н/д

Ra 45

**

Rf н/д

Db н/д

Sg н/д

Bh н/д

Hs н/д

Mt н/д

Ds н/д

Rg н/д

Cn н/д

Nh н/д

Fl н/д

Mc н/д

Lv н/д

Ts н/д

Og н/д

Лантаноиды

*

La 22,5

Ce 21

Pr 20,8

Nd 20,6

Pm 19,96

Sm 19,9

Eu 28,9

Gd 19,9

Tb 19,2

Dy 19

Ho 18,7

Er 18,4

Tm 18,1

Yb 24,8

Lu 17,8

Актиноиды

**

Ac 22,54

Th 19,8

Pa 15

U 12,5

Np 21,1

Pu 12,12

Am 20,8

Cm 18,28

Bk 16,8

Cf 16,5

Es н/д

Fm н/д

Md н/д

No н/д

Lr н/д

См. также

• Число Авогадро
• Удельный объём
• Молярная масса
• Молярная теплоёмкость