И физические величины в химии

Большинство начальных химических понятий являются коли-чественными характеристиками. Вследствие этого они могут быть выражены и описаны с помощью физических величин. Важнейши-ми физическими величинами, используемыми в химии, являются количество вещества, масса, объем и другие, их производные.

Количество вещества n – физическая величина, равная отношению атомов, молекул, формульных единиц к постоянной Аво-гадро (N _A). Постоянная Авогадро – это 6,02·10²³ (моль^–1) атомов, молекул, ионов, формульных единиц в единице количества вещества. Единицей количества вещества является моль. Определение моля базируется на числе атомов С в порции нуклида углерода-12 массой 0,012 кг, которая составляет 6,022137 · 10²³ структурных единиц (атомов, молекул, ионов, формульных единиц и др.).

Молярная масса вещества (М (в-ва)) – это отношении массыпорции вещества к его химическому количеству:

(1.1)

Единицей молярной массы веществ является г/моль.

Объем – физическая величина, особенно существенная для характеристики веществ в газообразном состоянии, обозначается V, единица СИ – м³. В расчетных задачах широко используется величина, связывающая объем с количеством вещества, – молярный объемV_m. Это объем порции газа или паров вещества, взятого при р = сonst и Т = const, к его химическому количеству:

(1.2)

При нормальных условиях (н. у.), равных р = 10⁵ Па, Т = = 273 К, молярный объем газов принимается равным V_m = = 22,4 дм³/моль.

Для решения химических задач используется основной закон стехиометрии: соотношение химических количеств реагентов и продуктов равно соотношению стехиометрических коэффици-ентов в уравнении реакции.

Пример 1. При температуре 300 К и давлении 100 кПа масса газа НЭ объемом 5 дм³ составляет 0,73 г. Установите формулу газа.

Решение. Из уравнения Менделеева–Клапейрона следует:

Так как М (НЭ) = (1 + М _Э) г/моль, то 1 + М _Э = 36,4, и М _Э = = 35,4 г/моль. Это соответствует хлору.

Ответ: НCl.

Пример 2. Массовая доля кислорода в гидроксиде со степенью окисления +3 составляет 61,54 %. Установите формулу гидроксида.

Решение. Формула гидроксида металла Ме(ОН)₃. По условию

то есть А_r (Me) = 27.

Следовательно, металл – Al.

Ответ: Al(OH)₃.