Молярный объем

В химии и смежных областях, в молярном объеме , символ V _м , ^[1] , или из вещества , является занятым объемом , деленный на количестве вещества при данной температуре и давлении . Он равен молярной массе ( M ), деленной на массовую плотность ( ρ ):${\ displaystyle {\ tilde {V}}}$

${\ displaystyle V_ {m} = {\ frac {M} {\ rho}}}$

В системе СИ используется единица измерения кубических метров на моль (м ³ / моль) ^[1], хотя обычно более практично использовать единицы кубические дециметры на моль (дм ³ / моль) для газов и кубические сантиметры на моль (см ³ / моль) для жидкостей и твердых тел .

Определение [ править ]

Изменение объема с увеличением доли этанола.

Молярный объем вещества определяется как его молярная масса, деленная на его плотность:

${\ Displaystyle V _ {\ rm {m}} = {M \ over \ rho}}$.

Для идеальной смеси, содержащей N компонентов, молярный объем представляет собой взвешенную сумму молярных объемов ее отдельных компонентов. Для реальной смеси молярный объем нельзя рассчитать, не зная плотности:

${\ displaystyle V _ {\ rm {m}} = {\ frac {\ displaystyle \ sum _ {i = 1} ^ {N} x_ {i} M_ {i}} {\ rho _ {\ mathrm {смесь}} }}}$.

Существует множество смесей жидкость-жидкость, например, смешивание чистого этанола и чистой воды , которые могут испытывать сжатие или расширение при смешивании. Этот эффект называется «лишним объемом».

Идеальные газы [ править ]

Для идеальных газов молярный объем определяется уравнением идеального газа ; это хорошее приближение для многих обычных газов при стандартной температуре и давлении . Уравнение идеального газа можно переформулировать, чтобы получить выражение для молярного объема идеального газа:

${\ displaystyle V _ {\ rm {m}} = {\ frac {V} {n}} = {\ frac {RT} {P}}.}$

Следовательно, для заданных температуры и давления молярный объем одинаков для всех идеальных газов и основан на газовой постоянной : R  =8,314 462 618 153 24  м ³ Па⋅К ⁻¹ моль ⁻¹ , или около8.205 736 608 095 96 × 10 ⁻⁵  м ³ атм⋅K ⁻¹ mol ⁻¹ .

Молярный объем идеального газа при 100  кПа (1  бар ) равен

0,022 710 954 641 485 ... м ³ / моль при 0 ° C,

0,024 789 570 296 023 ... м ³ / моль при 25 ° C.

Молярный объем идеального газа при давлении 1 атмосфера равен

0,022 413 969 545 014 ... м ³ / моль при 0 ° C,

0,024 465 403 697 038 ... м ³ / моль при 25 ° C.

Кристаллические твердые тела [ править ]

Для кристаллических твердых веществ молярный объем может быть измерен с помощью рентгеновской кристаллографии . Объем элементарной ячейки ( V _ячейка ) может быть рассчитан из параметров элементарной ячейки , определение которых является первым шагом в эксперименте по рентгеновской кристаллографии (расчет выполняется автоматически программным обеспечением для определения структуры). Это связано с молярным объемом соотношением

${\ displaystyle V _ {\ rm {m}} = {{N _ {\ rm {A}} V _ {\ rm {cell}}} \ over {Z}}}$

где N _A - постоянная Авогадро, а Z - количество формульных единиц в элементарной ячейке. Результат обычно обозначается как «кристаллографическая плотность».

Молярный объем кремния [ править ]

Кремний обычно производится для электронной промышленности, и измерение молярного объема кремния, как с помощью рентгеновской кристаллографии, так и с помощью отношения молярной массы к массовой плотности, привлекло много внимания с момента новаторской работы в NIST Deslattes et al. . (1974). ^[2] Интерес связан с тем, что точные измерения объема элементарной ячейки, атомного веса и массовой плотности чистого кристаллического твердого вещества обеспечивают прямое определение постоянной Авогадро. ^[3]

Рекомендуемое значение CODATA для молярного объема кремния составляет 1,205 883 199 (60) × 10 ^-5  м ³ ⋅mol ^-1 , с относительной стандартной неопределенности4,9 × 10 ⁻⁸ . ^[4]

См. Также [ править ]

• Удельный объем

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Интерактивная таблица молярных объемов