Молярный объём газов. Закон Авогадро

Научиться понимать, что молярный объём газа — это объём одного моля любого газа при одинаковых условиях, и применять его для пересчёта «моль ↔ литры».

В жизни и промышленности газы измеряют в литрах или кубометрах, а не взвешивают. Закон Авогадро объясняет, почему воздушный шарик наполняется одинаково разными газами, и позволяет рассчитывать объёмы газов в реакциях, например, при сжигании природного газа.

• В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул (закон Авогадро).
• Один моль любого газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 л.
• Молярный объём газа — это физическая величина, равная отношению объёма газа к количеству вещества.
• Молярный объём одинаков для всех газов, потому что размеры молекул ничтожны по сравнению с расстояниями между ними.
• При нормальных условиях (0 °C, 101,3 кПа) молярный объём газа равен 22,4 л/моль.
• Закон Авогадро позволяет сравнивать массы равных объёмов газов: отношение масс равно отношению их молярных масс.
• Для расчётов объёма газа используют формулу V = n · Vm, где Vm = 22,4 л/моль при н.у.

Молярный объём газа

Объём, который занимает 1 моль газа при определённых условиях. При нормальных условиях для любого газа он равен 22,4 л/моль.

Закон Авогадро

В равных объёмах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Нормальные условия (н.у.)

Стандартные условия, при которых проводят измерения: температура 0 °C (273 К) и давление 101,3 кПа (1 атмосфера).

Количество вещества

Физическая величина, показывающая число структурных единиц (молекул, атомов) в порции вещества. Измеряется в молях.

Число Авогадро

Число частиц в одном моле вещества, равное 6,022 · 10²³ моль⁻¹.

• Молярный объём газа при н.у. равен 22,4 л/моль — это справедливо для любого газа (кислород, водород, углекислый газ и др.).
• Формула для расчёта объёма газа: V = n · Vm, где n — количество вещества (моль), Vm — молярный объём (л/моль).
• Закон Авогадро был сформулирован в 1811 году итальянским учёным Амедео Авогадро.
• Относительная плотность газа по другому газу равна отношению их молярных масс: D = M₁ / M₂.
• Масса 22,4 л любого газа при н.у. равна его молярной массе (в граммах).

1. Пример 1случай
   • Один моль водорода (H₂) при н.у. занимает 22,4 л, и один моль углекислого газа (CO₂) тоже занимает 22,4 л, хотя их молекулы разные по размеру и массе
2. Пример 2случай
   • Если у нас есть 2 моль кислорода, то его объём при н.у. будет 2 · 22,4 = 44,8 л
3. Пример 3случай
   • При дыхании человек поглощает кислород и выделяет углекислый газ
   • объёмы этих газов можно сравнивать, используя закон Авогадро

• Если взять 22,4 л гелия и 22,4 л кислорода при н.у., в каждом будет одинаковое число молекул — 6,022 · 10²³, но масса гелия будет всего 4 г, а кислорода — 32 г.
• Закон Авогадро позволил учёным определять молекулярные массы газов, не видя сами молекулы, — это был прорыв в химии XIX века.
• Воздушные шары с гелием поднимаются вверх, потому что гелий легче воздуха: его молярная масса 4 г/моль, а у воздуха около 29 г/моль.

• При работе с газами в лаборатории важно помнить, что многие газы (водород, метан) взрывоопасны в смеси с воздухом, поэтому нельзя поджигать их без проверки на чистоту.
• Работа с газовыми баллонами требует осторожности: нельзя допускать падения и нагревания баллонов.

• Количество вещества. Моль
• Молярная масса
• Закон сохранения массы веществ
• Расчёты по химическим уравнениям