몰 볼륨 공간의 결정 물질 또는 화합물 1 몰을 점유 방법을 나타내는 속성 집약적이다. 이는 심볼 V에 의해 표현된다 m 및 DM의 단위로 표현되는 3 cm 가스 / 몰, 및 (3) 으로 인해, 후자는 더 많은 힘 분자들은 큰가 한정되어 있다는 사실 / 몰 액체와 고체에 대한.
이 특성은 가스를 포함하는 열역학 시스템을 연구 할 때 반복됩니다. 액체와 고체의 경우 V m 을 결정하는 방정식 이 더 복잡하고 부정확 해지기 때문입니다. 따라서 기본 과정에 관한 한 몰 부피는 항상 이상 기체 이론과 관련이 있습니다.
에틸렌 분자의 부피는 녹색 타원체와이 양의 아보가드로 수에 의해 표면적으로 제한됩니다. 출처 : Gabriel Bolívar.
이는 구조적 측면이 이상 또는 완벽한 기체와 관련이 없다는 사실 때문입니다. 모든 입자는 서로 탄력적으로 충돌하고 질량이나 특성에 관계없이 동일한 방식으로 작동하는 구체로 시각화됩니다.
이 경우 이상 기체의 몰은 주어진 압력과 온도에서 동일한 부피 V m 을 차지 합니다. 그런 다음 P와 T의 정상 조건에서 각각 1 atm 및 0ºC의 이상 기체 1 몰은 22.4 리터의 부피를 차지합니다. 이 값은 실제 가스를 평가할 때도 유용하고 근사치입니다.
개념과 공식
가스 용
종의 몰 부피를 계산하는 즉각적인 공식은 다음과 같습니다.
V m = V / n
여기서 V는 차지하는 부피이고 n은 몰 단위의 종의 양입니다. 문제는 V m 이 분자가 경험하는 압력과 온도에 의존한다는 것입니다. 우리는 이러한 변수를 고려한 수학적 표현을 원합니다.
이미지의 에틸렌 H 2 C = CH 2 는 녹색 타원체로 제한되는 관련 분자 부피를 가지고 있습니다. 이 H 2 C = CH 2 는 여러 방식으로 회전 할 수 있습니다. 이는 마치 타원체가 공간에서 이동하여 얼마나 많은 양을 차지할지 시각화하는 것과 같습니다 (분명히 무시할 수 있음).
그러나 그러한 녹색 타원체의 부피에 N A , Avogadro 수를 곱 하면 우리는 에틸렌 분자 몰; 1 몰의 타원체가 서로 상호 작용합니다. 더 높은 온도에서 분자는 서로 분리됩니다. 더 높은 압력에서는 수축되고 부피가 감소합니다.
따라서 V m 은 P와 T에 의존합니다. 에틸렌은 평면 기하학을 가지므로 V m 이 사면체 기하학 의 메탄 CH 4 와 정확하고 정확하게 동일하며 가능하다고 생각할 수 없습니다. 타원체가 아닌 구로 표시됩니다.
액체 및 고체 용
액체 및 고체의 분자 또는 원자는 자체 V m을 가지며 이는 대략 밀도와 관련 될 수 있습니다.
V m = m / (dn)
온도는 압력보다 액체 및 고체의 몰 부피에 더 큰 영향을 미칩니다. 단, 후자가 갑자기 변하지 않거나 과도하게 (GPa 순서로) 변하지 않는 한. 마찬가지로 에틸렌에서 언급했듯이 기하학적 구조와 분자 구조는 V m 값에 큰 영향을 미칩니다 .
그러나 정상적인 조건에서는 다른 액체 또는 고체에 대한 밀도가 크기가 너무 많이 변하지 않는 것으로 관찰됩니다. 몰 부피에서도 마찬가지입니다. 그들이있는 밀도가 작은 V의 참고 m가 될 것입니다 .
고체의 경우 몰 부피는 결정 구조 (단위 셀 부피)에 따라 달라집니다.
몰 부피를 계산하는 방법?
액체 및 고체는 달리, 이상적인 가스 우리는 V를 계산할 수있다 방정식 m을 P 및 T와 그 변화의 함수로는; 이것은 이상 기체의 것입니다.
P = nRT / V
V / n을 표현하기 위해 수용되고있는 것 :
V / n = RT / P
V m = RT / P
기체 상수 R = 0.082 L · atm · K -1 · mol -1 을 사용하면 온도는 켈빈 (K)으로, 압력은 대기압으로 표시해야합니다. 여기서 Vm 이 집중적 인 특성 인 이유가 관찰 됩니다. T와 P는 기체의 질량과는 관계가없고 부피와 관련이 있습니다.
이러한 계산은 가스가 이상에 가깝게 작용하는 조건에서만 유효합니다. 그러나 실험을 통해 얻은 값은 이론적 값에 비해 약간의 오차가 있습니다.
몰 부피 계산의 예
예 1
밀도가 8.5 · 10 -4 g / cm 3 인 가스 Y가 있습니다. 0.92 몰의 Y에 해당하는 16 그램이 있으면 몰 부피를 찾으십시오.
밀도 공식에서 우리는이 16 그램이 차지하는 Y의 부피를 계산할 수 있습니다.
V = 16g / (8.5 · 10-4g / cm 3 )
= 18,823.52 cm 3 또는 18.82 L
따라서 V m 은이 부피를 주어진 몰 수로 나누어 직접 계산됩니다.
V의 m = L 18.82 / 0.92 몰
= 20.45 L / mol 또는 L mol -1 또는 dm 3 mol -1
연습 2
Y의 이전 예에서는 해당 가스 입자가 경험하는 온도가 어느 때라도 지정되지 않았습니다. Y가 대기압에서 작동했다고 가정하고 결정된 몰 부피로 압축하는 데 필요한 온도를 계산합니다.
운동에 대한 설명이 해결보다 깁니다. 방정식을 사용합니다.
V m = RT / P
그러나 우리는 T를 구하고 대기압이 1 기압이라는 것을 알고 다음을 해결합니다.
T = V의 분 P / R
= (20.45 L / mol) (1 atm) / (0.082 L atm / K mol)
= 249.39K
즉, Y 1 몰은 -23.76ºC에 가까운 온도에서 20.45 리터를 차지합니다.
연습 3
이전의 결과에 따라, V의 결정 m을 0 ° C, 25 ℃ 및 대기압에서 절대 제로.
온도를 켈빈으로 변환하면 먼저 273.17K, 298.15K 및 0K가 있습니다. 첫 번째 및 두 번째 온도를 대체하여 직접 해결합니다.
V m = RT / P
= (0.082 L atm / K mol) (273.15 K) / 1 atm
= 22.40 L / mol (0ºC)
= (0.082 L atm / K mol) (298.15 K) / 1 atm
= 24.45 L / mol (25ºC)
22.4 리터의 값은 처음에 언급되었습니다. V m 이 온도에 따라 어떻게 증가 하는지 주목하십시오 . 절대 0으로 동일한 계산을하고 싶을 때 열역학의 제 3 법칙을 발견하게됩니다.
(0.082 L atm / K mol) (0 K) / 1 기압
= 0L / mol (-273.15ºC)
기체 Y는 존재하지 않는 몰 부피를 가질 수 없습니다. 이것은 액체로 변환되었고 이전 방정식이 더 이상 유효하지 않음을 의미합니다.
반면 에 절대 영도에서 V m 을 계산할 수 없다는 것은 열역학의 제 3 법칙을 따르며, 이는 어떤 물질도 절대 영도의 온도로 냉각하는 것이 불가능하다는 것을 말합니다.
참고 문헌
- Ira N. Levine. (2014). 물리 화학의 원리. 여섯 번째 판. Mc Graw Hill.
- Glasstone. (1970). 물리 화학 조약. 두번째 버전. 아길라.
- Wikipedia. (2019). 몰 부피. 출처 : en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 년 8 월 8 일). 화학에서의 몰 부피 정의. 출처 : thoughtco.com
- BYJU 'S. (2019). 몰 부피 공식. 출처 : byjus.com
- 곤잘레스 모니카. (2010 년 10 월 28 일). 몰 부피. 출처 : quimica.laguia2000.com