समस्याओं को हल करने से पहले, आपको गैस का आयतन कैसे ज्ञात करें इसके सूत्र और नियम पता होने चाहिए। हमें अवोगाद्रो का नियम याद रखना चाहिए। और गैस की मात्रा की गणना कई सूत्रों का उपयोग करके की जा सकती है, उनमें से उपयुक्त को चुनकर। आवश्यक सूत्र का चयन करते समय, बडा महत्वपर्यावरणीय परिस्थितियाँ, विशेष रूप से तापमान और दबाव।

अवोगाद्रो का नियम

इसमें कहा गया है कि समान दबाव और समान तापमान पर, विभिन्न गैसों की समान मात्रा में अणुओं की संख्या समान होगी। एक मोल में निहित गैस अणुओं की संख्या एवोगैड्रो की संख्या है। इस नियम से यह पता चलता है कि: एक आदर्श गैस का 1 Kmol (किलोमोल), कोई भी गैस, समान दबाव और तापमान (760 मिमी Hg और t = 0*C) पर हमेशा एक आयतन = 22.4136 m3 घेरता है।

गैस की मात्रा कैसे निर्धारित करें

• सूत्र V=n*Vm अक्सर समस्याओं में पाया जा सकता है। यहां लीटर में गैस का आयतन V है, Vm गैस का मोलर आयतन (l/mol) है, जो सामान्य परिस्थितियों में = 22.4 l/mol है, और n मोल में पदार्थ की मात्रा है। जब स्थितियों में किसी पदार्थ की मात्रा नहीं होती है, लेकिन पदार्थ का द्रव्यमान होता है, तो हम इस प्रकार आगे बढ़ते हैं: n=m/M। यहाँ M – g/mol ( दाढ़ जनपदार्थ), और ग्राम में पदार्थ का द्रव्यमान m है। आवर्त सारणी में प्रत्येक तत्व के नीचे उसका परमाणु द्रव्यमान लिखा होता है। आइए सभी द्रव्यमानों को जोड़ें और वांछित प्राप्त करें।
• तो, गैस की मात्रा की गणना कैसे करें। यहाँ कार्य है: हाइड्रोक्लोरिक एसिड 10 ग्राम एल्युमीनियम घोलें। प्रश्न: कितनी मात्रा में हाइड्रोजन छोड़ा जा सकता है? तुम.? प्रतिक्रिया समीकरण इस तरह दिखता है: 2Al+6HCl(g)=2AlCl3+3H2. शुरुआत में, हम एल्यूमीनियम (मात्रा) पाते हैं जो सूत्र के अनुसार प्रतिक्रिया करता है: n(Al)=m(Al)/M(Al)। हम आवर्त सारणी M(Al) = 27 g/mol से एल्यूमीनियम (मोलर) का द्रव्यमान लेते हैं। आइए प्रतिस्थापित करें: n(Al)=10/27=0.37 mol। से रासायनिक समीकरणजाहिरा तौर पर, जब 2 मोल एल्यूमीनियम को भंग किया गया तो 3 मोल हाइड्रोजन का निर्माण हुआ। यह गणना करना आवश्यक है कि एल्यूमीनियम के 0.4 मोल से कितना हाइड्रोजन निकलेगा: n(H2)=3*0.37/2=0.56mol। आइए डेटा को सूत्र में प्रतिस्थापित करें और इस गैस का आयतन ज्ञात करें। V=n*Vm=0.56*22.4=12.54l.

किसी गैस का मोलर आयतन उस गैस के आयतन और इस गैस के पदार्थ की मात्रा के अनुपात के बराबर होता है, अर्थात।

वी एम = वी(एक्स) / एन(एक्स),

जहां V m गैस का दाढ़ आयतन है - दी गई शर्तों के तहत किसी भी गैस के लिए एक स्थिर मान;

वी(एक्स) - गैस एक्स की मात्रा;

n(X) - गैस पदार्थ X की मात्रा।

सामान्य परिस्थितियों में गैसों की दाढ़ मात्रा ( सामान्य दबाव pH = 101,325 Pa ≈ 101.3 kPa और तापमान Tn = 273.15 K ≈ 273 K) V m = 22.4 l/mol है।

आदर्श गैस नियम

गैसों से जुड़ी गणनाओं में, अक्सर इन स्थितियों से सामान्य स्थितियों पर स्विच करना या इसके विपरीत करना आवश्यक होता है। इस मामले में, बॉयल-मैरियट और गे-लुसाक के संयुक्त गैस कानून से निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करना सुविधाजनक है:

पीवी / टी = पी एन वी एन / टी एन

जहाँ p दबाव है; वी - मात्रा; टी - केल्विन पैमाने पर तापमान; सूचकांक "एन" सामान्य स्थितियों को इंगित करता है।

वॉल्यूम फ़्रैक्शन

गैस मिश्रण की संरचना को अक्सर आयतन अंश का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है - सिस्टम की कुल मात्रा के लिए किसी दिए गए घटक की मात्रा का अनुपात, यानी।

φ(एक्स) = वी(एक्स) / वी

जहां φ(X) घटक X का आयतन अंश है;

वी(एक्स) - घटक एक्स की मात्रा;

V सिस्टम का आयतन है।

आयतन अंश एक आयामहीन मात्रा है, इसे एक इकाई के अंशों या प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

उदाहरण 1. 20°C के तापमान और 250 kPa के दबाव पर 51 ग्राम वजन वाला अमोनिया कितना आयतन घेरेगा?

उदाहरण 2. 1.4 ग्राम वजन वाले हाइड्रोजन और 5.6 ग्राम वजन वाले नाइट्रोजन वाले गैस मिश्रण का आयतन सामान्य परिस्थितियों में निर्धारित करें।

आयतनात्मक संबंधों का नियम

"वॉल्यूमेट्रिक रिलेशन के नियम" का उपयोग करके किसी समस्या को कैसे हल करें?

आयतन अनुपात का नियम: किसी प्रतिक्रिया में शामिल गैसों की मात्रा प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांक के बराबर छोटे पूर्णांक के रूप में एक दूसरे से संबंधित होती है।

प्रतिक्रिया समीकरणों में गुणांक प्रतिक्रियाशील और गठित गैसीय पदार्थों की मात्रा की संख्या दर्शाते हैं।

उदाहरण। 112 लीटर एसिटिलीन को जलाने के लिए आवश्यक वायु की मात्रा की गणना करें।

1. हम प्रतिक्रिया समीकरण बनाते हैं:

2. आयतनात्मक संबंधों के नियम के आधार पर, हम ऑक्सीजन की मात्रा की गणना करते हैं:

112/2 = एक्स/5, जहां से एक्स = 112 5/2 = 280एल

3. वायु का आयतन ज्ञात करें:

वी(वायु) = वी(ओ 2) / φ(ओ 2)

वी(वायु) = 280 / 0.2 = 1400 लीटर।

: V = n*Vm, जहां V गैस का आयतन (l) है, n पदार्थ की मात्रा (mol) है, Vm गैस का दाढ़ आयतन (l/mol) है, सामान्य (मानदंड) पर यह एक मानक मान है और 22, 4 l/mol के बराबर है। ऐसा होता है कि स्थिति में किसी पदार्थ की मात्रा नहीं होती है, लेकिन किसी निश्चित पदार्थ का द्रव्यमान होता है, तो हम ऐसा करते हैं: n = m/M, जहां m पदार्थ का द्रव्यमान है (g), M है पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान (g/mol)। हम तालिका डी.आई. का उपयोग करके दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात करते हैं। मेंडेलीव: प्रत्येक तत्व के अंतर्गत उसका परमाणु द्रव्यमान होता है, सभी द्रव्यमानों को जोड़ें और हमें जो चाहिए वह प्राप्त करें। लेकिन ऐसे कार्य काफी दुर्लभ हैं, आमतौर पर कार्यों में मौजूद होते हैं। ऐसी समस्याओं का समाधान थोड़ा बदल जाता है। आइए एक उदाहरण देखें.

यदि 10.8 ग्राम वजन वाले एल्युमीनियम को अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घोल दिया जाए तो सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन की कितनी मात्रा निकलेगी?

अगर हम निपट रहे हैं गैस प्रणाली, तो निम्न सूत्र धारण करता है: q(x) = V(x)/V, जहां q(x)(phi) घटक का अंश है, V(x) घटक का आयतन है (l), V है सिस्टम का आयतन (एल)। किसी घटक का आयतन ज्ञात करने के लिए, हमें सूत्र मिलता है: V(x) = q(x)*V. और यदि आपको सिस्टम का आयतन ज्ञात करना है, तो: V = V(x)/q(x)।

टिप्पणी

आयतन ज्ञात करने के लिए अन्य सूत्र भी हैं, लेकिन यदि आपको किसी गैस का आयतन ज्ञात करना है तो इस लेख में दिए गए सूत्र ही उपयुक्त हैं।

स्रोत:

• "रसायन विज्ञान मैनुअल", जी.पी. खोमचेंको, 2005.
• काम की मात्रा कैसे पता करें
• ZnSO4 विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान हाइड्रोजन का आयतन ज्ञात कीजिए

एक आदर्श गैस वह होती है जिसमें अणुओं के बीच परस्पर क्रिया नगण्य होती है। दबाव के अलावा, गैस की स्थिति तापमान और आयतन से निर्धारित होती है। इन मापदंडों के बीच संबंध गैस कानूनों में परिलक्षित होते हैं।

निर्देश

किसी गैस का दबाव सीधे उसके तापमान, पदार्थ की मात्रा के समानुपाती होता है और गैस द्वारा भरे गए बर्तन के आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। आनुपातिकता गुणांक सार्वभौमिक गैस स्थिरांक R है, जो लगभग 8.314 के बराबर है। इसे मोल्स और से विभाजित जूल में मापा जाता है।

यह स्थिति गणितीय निर्भरता P=νRT/V बनाती है, जहां ν पदार्थ की मात्रा (mol) है, R=8.314 सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (J/mol K) है, T गैस का तापमान है, V आयतन है। दबाव को व्यक्त किया जाता है। इसे 1 एटीएम = 101.325 केपीए के साथ व्यक्त किया जा सकता है।

मानी गई निर्भरता मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण PV=(m/M) RT का परिणाम है। यहाँ m गैस का द्रव्यमान (g) है, M इसका दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) है, और अंश m/M पदार्थ ν की कुल मात्रा, या मोल्स की संख्या देता है। मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण उन सभी गैसों के लिए मान्य है जिन पर विचार किया जा सकता है। यह भौतिक गैस नियम है.

किसी भी गैसीय पदार्थ की संरचना का पता लगाने के लिए, आपको मोलर आयतन, मोलर द्रव्यमान और पदार्थ के घनत्व जैसी अवधारणाओं के साथ काम करने में सक्षम होना चाहिए। इस लेख में, हम देखेंगे कि मोलर वॉल्यूम क्या है और इसकी गणना कैसे करें?

पदार्थ की मात्रा

वास्तव में किसी विशेष प्रक्रिया को अंजाम देने या किसी निश्चित पदार्थ की संरचना और संरचना का पता लगाने के लिए मात्रात्मक गणना की जाती है। ये गणनाएँ परमाणुओं या अणुओं के द्रव्यमान के पूर्ण मूल्यों के साथ करने में असुविधाजनक हैं क्योंकि वे बहुत छोटे हैं। रिश्तेदार परमाणु द्रव्यमानअधिकांश मामलों में इसका उपयोग करना असंभव है, क्योंकि वे किसी पदार्थ के द्रव्यमान या आयतन के आम तौर पर स्वीकृत मापों से संबंधित नहीं हैं। इसलिए, किसी पदार्थ की मात्रा की अवधारणा पेश की गई, जिसे ग्रीक अक्षर v (nu) या n द्वारा दर्शाया गया है। किसी पदार्थ की मात्रा उस पदार्थ में निहित संरचनात्मक इकाइयों (अणु, परमाणु कण) की संख्या के समानुपाती होती है।

किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल है।

मोल पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें संरचनात्मक इकाइयों की संख्या उतनी ही होती है जितनी कार्बन आइसोटोप के 12 ग्राम में परमाणु होते हैं।

1 परमाणु का द्रव्यमान 12 a है। ईएम, इसलिए 12 ग्राम कार्बन आइसोटोप में परमाणुओं की संख्या बराबर है:

Na= 12g/12*1.66057*10 से घात-24g=6.0221*10 से 23 घात तक

भौतिक मात्रा Na को एवोगैड्रो स्थिरांक कहा जाता है। किसी भी पदार्थ के एक मोल में 23 कणों की शक्ति 6.02*10 होती है।

चावल। 1. अवोगाद्रो का नियम.

गैस का मोलर आयतन

किसी गैस का मोलर आयतन किसी पदार्थ के आयतन और उस पदार्थ की मात्रा का अनुपात है। इस मान की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके किसी पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान को उसके घनत्व से विभाजित करके की जाती है:

जहां Vm मोलर आयतन है, M मोलर द्रव्यमान है, और p पदार्थ का घनत्व है।

चावल। 2. मोलर आयतन सूत्र.

में अंतर्राष्ट्रीय प्रणालीगैसीय पदार्थों के मोलर आयतन का माप घन मीटर प्रति मोल (एम 3/मोल) में किया जाता है।

गैसीय पदार्थों का दाढ़ आयतन तरल और ठोस अवस्था वाले पदार्थों से भिन्न होता है, जिसमें 1 मोल की मात्रा वाला गैसीय तत्व हमेशा समान आयतन रखता है (यदि समान पैरामीटर मिलते हैं)।

गैस की मात्रा तापमान और दबाव पर निर्भर करती है, इसलिए गणना करते समय, आपको गैस की मात्रा सामान्य परिस्थितियों में लेनी चाहिए। सामान्य स्थिति 0 डिग्री का तापमान और 101.325 kPa का दबाव माना जाता है। सामान्य परिस्थितियों में 1 मोल गैस का मोलर आयतन हमेशा समान होता है और 22.41 dm 3 /mol के बराबर होता है। इस आयतन को आदर्श गैस का दाढ़ आयतन कहा जाता है। अर्थात किसी भी गैस (ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, वायु) के 1 मोल में आयतन 22.41 dm 3 /m है।

चावल। 3. सामान्य परिस्थितियों में गैस का मोलर आयतन।

तालिका "गैसों की दाढ़ मात्रा"

निम्न तालिका कुछ गैसों की मात्रा दर्शाती है:

गैसें अध्ययन के लिए सबसे सरल वस्तु हैं, इसलिए गैसीय पदार्थों के बीच उनके गुणों और प्रतिक्रियाओं का पूरी तरह से अध्ययन किया गया है। हमारे लिए निर्णय नियमों को समझना आसान बनाना गणना कार्य,समीकरणों पर आधारित रासायनिक प्रतिक्रिएं, सामान्य रसायन विज्ञान के व्यवस्थित अध्ययन की शुरुआत में ही इन कानूनों पर विचार करना उचित है

फ्रांसीसी वैज्ञानिक जे.एल. गे-लुसाक ने कानून बनाया वॉल्यूमेट्रिक संबंध:

उदाहरण के लिए, 1 लीटर क्लोरीन से जुड़ता है 1 लीटर हाइड्रोजन , 2 लीटर हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन ; 2 एल सल्फर ऑक्साइड (IV) के साथ कनेक्ट 1 लीटर ऑक्सीजन, 1 लीटर सल्फर ऑक्साइड (VI) बनाती है।

इस कानून ने इतालवी वैज्ञानिक को अनुमति दी मान लीजिए कि सरल गैसों के अणु ( हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, क्लोरीन, आदि। ) से बना हुआ दो समान परमाणु . जब हाइड्रोजन क्लोरीन के साथ जुड़ता है, तो उनके अणु परमाणुओं में टूट जाते हैं, और बाद वाले हाइड्रोजन क्लोराइड अणु बनाते हैं। लेकिन चूंकि हाइड्रोजन क्लोराइड के दो अणु हाइड्रोजन के एक अणु और क्लोरीन के एक अणु से बनते हैं, इसलिए क्लोरीन का आयतन मूल गैसों के आयतन के योग के बराबर होना चाहिए।
इस प्रकार, यदि हम साधारण गैसों के अणुओं की द्विपरमाणुक प्रकृति के विचार से आगे बढ़ते हैं तो आयतनात्मक संबंधों को आसानी से समझाया जा सकता है ( H2, Cl2, O2, N2, आदि। ) - यह, बदले में, इन पदार्थों के अणुओं की द्विपरमाणुक प्रकृति के प्रमाण के रूप में कार्य करता है।
गैसों के गुणों के अध्ययन ने ए. अवोगाद्रो को एक परिकल्पना प्रस्तुत करने की अनुमति दी, जिसकी बाद में प्रयोगात्मक डेटा द्वारा पुष्टि की गई, और इसलिए इसे अवोगाद्रो के नियम के रूप में जाना जाने लगा:

अवोगाद्रो का नियम एक महत्वपूर्ण तात्पर्य है परिणाम: समान परिस्थितियों में, किसी भी गैस का 1 मोल समान आयतन रखता है।

यदि द्रव्यमान ज्ञात हो तो इस आयतन की गणना की जा सकती है 1 एल गैस. सामान्य परिस्थितियों में स्थितियाँ, (एन.एस.) यानी तापमान 273К (О°С) और दबाव 101,325 Pa (760 mmHg) , 1 लीटर हाइड्रोजन का द्रव्यमान 0.09 ग्राम है, इसका दाढ़ द्रव्यमान 1.008 2 = 2.016 ग्राम/मोल है. तब सामान्य परिस्थितियों में 1 मोल हाइड्रोजन द्वारा व्याप्त आयतन बराबर होता है 22.4 ली

समान परिस्थितियों में जन 1एल ऑक्सीजन 1.492 ग्राम ; दाढ़ 32 ग्राम/मोल . तब (n.s.) पर ऑक्सीजन का आयतन भी बराबर होता है 22.4 मोल.

इस तरह:

किसी गैस का मोलर आयतन किसी पदार्थ के आयतन और उस पदार्थ की मात्रा का अनुपात है:

कहाँ वी एम - गैस का दाढ़ आयतन (आयामएल/मोल ); V सिस्टम पदार्थ का आयतन है;एन - प्रणाली में पदार्थ की मात्रा. उदाहरण प्रविष्टि:वी एम गैस (कुंआ।)=22.4 लीटर/मोल.

एवोगैड्रो के नियम के आधार पर, गैसीय पदार्थों का दाढ़ द्रव्यमान निर्धारित किया जाता है। गैस के अणुओं का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, गैस के समान आयतन का द्रव्यमान भी उतना ही अधिक होगा। समान परिस्थितियों में गैसों की समान मात्रा में अणुओं की समान संख्या होती है, और इसलिए गैसों के मोल समान होते हैं। द्रव्यमान अनुपात समान मात्रागैसें उनके दाढ़ द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होती हैं:

कहाँ एम 1 - पहली गैस की एक निश्चित मात्रा का द्रव्यमान; एम 2 — दूसरी गैस के समान आयतन का द्रव्यमान; एम 1 और एम 2 - पहली और दूसरी गैसों का दाढ़ द्रव्यमान।

आमतौर पर, गैस का घनत्व सबसे हल्की गैस - हाइड्रोजन (निरूपित) के संबंध में निर्धारित किया जाता है डी एच 2 ). हाइड्रोजन का दाढ़ द्रव्यमान है 2 ग्राम/मोल . इसलिए हमें मिलता है.

किसी पदार्थ का आणविक द्रव्यमान गैसीय अवस्थाइसके दोहरे हाइड्रोजन घनत्व के बराबर।

अक्सर गैस का घनत्व हवा के सापेक्ष निर्धारित होता है (डी बी ) . हालाँकि हवा गैसों का मिश्रण है, फिर भी वे इसके औसत दाढ़ द्रव्यमान के बारे में बात करते हैं। यह 29 ग्राम/मोल के बराबर है। इस मामले में, दाढ़ द्रव्यमान अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है एम = 29डी बी .

आणविक द्रव्यमान के निर्धारण से पता चला कि सरल गैसों के अणुओं में दो परमाणु होते हैं (H2, F2,Cl2, O2 N2) , और अक्रिय गैसों के अणु एक परमाणु से बने होते हैं (हे, ने, अर, क्र, क्से, रं)। उत्कृष्ट गैसों के लिए, "अणु" और "परमाणु" समतुल्य हैं।

बॉयल-मैरियट कानून: स्थिर तापमान पर, गैस की दी गई मात्रा का आयतन उस दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है जिसके अंतर्गत वह स्थित है.यहाँ से पीवी = स्थिरांक ,
कहाँ आर - दबाव, वी - गैस की मात्रा.

गे-लुसाक का नियम: स्थिर दबाव पर और गैस की मात्रा में परिवर्तन सीधे तापमान के समानुपाती होता है, अर्थात।
वी/टी = स्थिरांक,
कहाँ टी - पैमाने पर तापमान को (केल्विन)

बॉयल - मैरियट और गे-लुसाक का संयुक्त गैस नियम:
पीवी/टी = स्थिरांक.
इस सूत्र का उपयोग आमतौर पर दी गई शर्तों के तहत गैस की मात्रा की गणना करने के लिए किया जाता है यदि अन्य स्थितियों के तहत इसकी मात्रा ज्ञात हो। यदि सामान्य परिस्थितियों (या सामान्य परिस्थितियों) से संक्रमण किया जाता है, तो यह सूत्र इस प्रकार लिखा जाता है:
पीवी/टी = पी 0 वी 0 /टी 0 ,
कहाँ आर 0 ,वी 0 ,टी 0 - सामान्य परिस्थितियों में दबाव, गैस की मात्रा और तापमान ( आर 0 = 101 325 पा , टी 0 = 273 कि वी 0 =22.4 लीटर/मोल) .

यदि गैस का द्रव्यमान और मात्रा ज्ञात है, लेकिन इसकी मात्रा की गणना करना आवश्यक है, या इसके विपरीत, उपयोग करें मेंडेलीव-क्लेपेरॉन समीकरण:

कहाँ एन - गैस पदार्थ की मात्रा, मोल; एम - द्रव्यमान, जी; एम - गैस का दाढ़ द्रव्यमान, जी/आईओएल ; आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक। आर = 8.31 जे/(मोल*के)