Konsep dan rumus volume molar, perhitungan dan contoh

Dia volume molar Ini adalah properti intensif yang menunjukkan berapa banyak ruang mol penentuan atau senyawa yang ditempati. Diwakili oleh simbol v_M, dan diekspresikan dalam unit DM³/mol untuk gas, dan cm³/mol untuk cairan dan padatan, karena yang terakhir lebih terbatas oleh kekuatan antarmolekul terbesar mereka.

Properti ini berulang saat mempelajari sistem termodinamika yang melibatkan gas; Karena, untuk cairan dan padatan persamaan untuk menentukan v_M Mereka menjadi lebih rumit dan tidak akurat. Oleh karena itu, sehubungan dengan kursus dasar, volume molar selalu dikaitkan dengan teori gas ideal.

Volume molekul etilen secara dangkal dibatasi oleh ellipsoid hijau dan jumlah avogadro kali jumlah ini. Sumber: Gabriel Bolívar.

Ini karena untuk gas yang ideal atau sempurna, aspek struktural tidak relevan; Semua partikelnya divisualisasikan sebagai bidang yang bertabrakan secara elastis satu sama lain dan berperilaku dengan cara yang sama terlepas dari apa massa atau sifatnya.

Dengan demikian, satu mol gas ideal apa pun akan menempati, pada tekanan dan suhu tertentu, volume v yang sama_M. Dikatakan bahwa dalam kondisi normal p dan t, 1 atm dan 0 ºC, masing -masing, satu mol gas ideal akan menempati volume 22,4 liter. Nilai ini bermanfaat dan perkiraan bahkan ketika gas nyata dievaluasi.

[TOC]

Konsep dan formula

Untuk gas

Formula langsung untuk menghitung volume molar suatu spesies adalah:

V_M = V/n

Di mana v adalah volume yang ditempati, dan N Jumlah spesies dalam tahi lalat. Masalahnya adalah v_M Itu tergantung pada tekanan dan suhu yang dialami oleh molekul, dan ekspresi matematika diinginkan untuk mempertimbangkan variabel -variabel ini.

Dapat melayani Anda: kebersihan

Etilena gambar, h₂C = ch₂, Ini memiliki volume molekuler yang terkait dan dibatasi oleh ellipsoid hijau. Ini h₂C = ch₂ Ini dapat berputar dalam berbagai cara, yang seolah -olah bergerak di ruang mengatakan ellipsoid untuk memvisualisasikan berapa banyak volume yang akan ditempati (jelas tercela).

Namun, jika volume ellipsoid hijau seperti itu kita mengalikannya dengan n_KE, Nomor Avogadro kemudian akan memiliki mol molekul etilen; satu mol ellipsoid berinteraksi satu sama lain. Pada suhu yang lebih tinggi, molekul akan terpisah satu sama lain; Sementara pada tekanan yang lebih besar, mereka akan berkontraksi dan mengurangi volume mereka.

Oleh karena itu, v_M tergantung pada p dan t. Ethylene adalah geometri datar, jadi tidak dapat dianggap bahwa v -nya_M Jadilah akurat dan persis sama dengan metana, cho₄, geometri tetrahedral dan mampu diwakili dengan bola dan bukan ellipsoid.

Untuk cairan dan padatan

Molekul atau atom cairan dan padatan juga memiliki V sendiri_M, yang bisa terkait dengan kepadatan Anda:

V_M = m/(d · n)

Suhu mempengaruhi volume molar lebih banyak untuk cairan dan padatan daripada tekanan, selama yang terakhir tidak bervariasi secara tajam atau berlebihan (dalam urutan GPa). Demikian juga, seperti yang disebutkan dengan etilena, geometri dan struktur molekul memiliki pengaruh besar pada nilai -nilai V_M.

Namun, dalam kondisi normal diamati bahwa kepadatan untuk cairan atau padatan yang berbeda tidak terlalu bervariasi dalam besaran mereka; Hal yang sama berlaku untuk volume molarnya. Perhatikan bahwa mereka yang paling padat, semakin rendah V_M.

Mengenai padatan, volume molarnya juga tergantung pada struktur kristalnya (volume sel unitnya).

Dapat melayani Anda: kalium bifthalate: struktur, nomenklatur, penggunaan, risiko

Cara menghitung volume molar?

Tidak seperti cairan dan padatan, untuk gas ideal ada persamaan yang memungkinkan Anda menghitung v_M tergantung pada p dan t dan perubahannya; Ini adalah, gas ideal:

P = NRT/V

Yang akomodatif untuk mengekspresikan v/n:

V/n = rt/p

V_M = Rt/p

Jika kita menggunakan konstanta gas r = 0,082 l · atm · k^-1· Mol^-1, Maka suhu harus diekspresikan dalam Kelvin (k), dan tekanan di atmosfer. Perhatikan bahwa itu diamati di sini mengapa v_M Ini adalah properti intensif: T dan P tidak ada hubungannya dengan massa gas tetapi dengan volumenya.

Perhitungan ini hanya berlaku dalam kondisi di mana gas berperilaku erat terhadap idealitas. Namun, nilai yang diperoleh melalui eksperimen memiliki margin kecil dalam kaitannya dengan ahli teori.

Contoh Perhitungan Volume Molar

Contoh 1

Anda memiliki gas dan kepadatan siapa 8,5 · 10^-4 g/cm³. Jika Anda memiliki 16 gram yang setara dengan 0,92 mol Y, hitung volume molar Anda.

Dari rumus kepadatan kita dapat menghitung volume apa dan menempati 16 gram seperti itu:

V = 16 g/ (8,5 · 10^-4 g/cm³)

= 18.823.52 cm³ atau 18.82 l

Jadi v_M Ini dihitung secara langsung dengan membagi volume ini antara jumlah mol yang diberikan:

V_M = 18.82 l/0.92 mol

= 20.45 l/mol o l · mol^-1 atau dm³· Mol^-1

Latihan 2

Dalam contoh sebelumnya dan tidak ditentukan kapan saja berapa suhu yang dialami oleh partikel gas tersebut. Dengan asumsi bahwa itu bekerja dengan dan pada tekanan atmosfer, hitung suhu yang diperlukan untuk mengompresnya ke volume molar yang ditentukan.

Dapat melayani Anda: faktor pengemasan

Pernyataan latihan lebih panjang dari resolusinya. Kami beralih ke persamaan:

V_M = Rt/p

Tapi kami membersihkan t, dan mengetahui bahwa tekanan atmosfer adalah 1 atm, kami selesaikan:

T = v_MP/r

= (20,45 L/mol) (1 atm)/(0,082 L · atm/k · mol)

= 249.39 k

Yaitu, satu mol dan akan menempati 20,45 liter pada suhu mendekati -23,76 ºC.

Latihan 3

Mengikuti hasil di atas, tentukan v_M pada 0 ºC, 25 ° C dan pada nol absolut pada tekanan atmosfer.

Mengubah suhu menjadi Kelvin, kami memiliki 273.17 K pertama, 298.15 K dan 0 k. Kami menyelesaikan langsung dengan mengganti suhu pertama dan kedua:

V_M = Rt/p

= (0,082 l · atm/ k · mol) (273.15 k)/ 1 atm

= 22,40 L/mol (0 ºC)

= (0,082 l · atm/ k · mol) (298.15 k)/ 1 atm

= 24.45 L/mol (25ºC)

Nilai 22,4 liter disebutkan di awal. Perhatikan bagaimana v_M meningkat dengan suhu. Ketika Anda ingin membuat perhitungan yang sama dengan nol absolut, kami menemukan hukum termodinamika ketiga:

(0,082 L · atm/ k · mol) (0 k)/ 1 atm

= 0 l/mol (-273.15 ºC)

Gas dan tidak dapat memiliki volume molar yang tidak ada; Itu berarti telah menjadi cairan dan persamaan sebelumnya tidak lagi valid.

Di sisi lain, ketidakmungkinan menghitung v_M Dalam nol absolut mematuhi hukum ketiga termodinamika, yang mengatakan bahwa tidak mungkin untuk mendinginkan zat apa pun pada suhu nol absolut.

Referensi

1. Iran. Levine. (2014). Prinsip -prinsip fisikokimia. Edisi Keenam. MC Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Perjanjian Kimia Fisik. Edisi kedua. Aguilar.
3. Wikipedia. (2019). Volume molar. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (8 Agustus 2019). Definisi volume molar dalam kimia. Pulih dari: thinkco.com
5. BYJU. (2019). Formula volume molar. Pulih dari: byjus.com
6. González Mónica. (28 Oktober 2010). Volume molar. Dipulihkan dari: Kimia.LAGUIA2000.com