Газовые законы. Закон Авогадро. Молярный объем газа

Французский ученый Ж.Л.Гей-Люссак установил закон объемных отношений:

Объемы вступающие в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые числа.

Например: 1 литр хлора, соединяется с 1 литром водорода, образуя 2 литра хлороводорода.

Изучение свойств газов позволило А.Авогадро высказать закон Авогадро:

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

1 моль любого газа занимает одинаковый объем.

Этот объем можно вычислить, если известна масса 1 л газа. При нормальных условиях, т.е. температуре 273 К и давлении 101325 Па, масса 1л водорода равна 0,09 гр, молярная масса равна 1,008*2=2,016 г/моль. Тогда объем, занимаемый 1 моль водорода, равен:

л/моль

Следовательно:

При нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объем равный 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа.

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества:

Где Vm – молярный объем газа (л/моль), V – объем вещества системы, n – количество вещества системы (моль).

На основании закона Авогадро определяют молярные массы газообразных веществ. Чем больше масса молекул газа, тем больше масса одного и того же объема газа. В равных объемах газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, и молей газов. Отношение масс равных объемов газов равно отношению их молярных масс:

M1:M2=m1:m2

M1 и М2 – молярные массы первого и второго газа, m1-масса определенного объема первого газа, m2- масса такого же объема второго газа.

Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятого при тех же условиях) называют плотностью первого газа по второму (обозначается буквой D).

, отсюда M1 = M2*D

Плотность газа определяют по отношению к самому легкому газу – водороду (обозначают D[H₂]). Молярная масса водорода равна 2,016 г/моль или приближенно 2 г/моль:

M = 2*D(H₂)

Молекулярная масса вещества в газообразном состоянии равна его удвоенной плотности по водороду.

Часто плотность газа определяют по отношению к воздуху (D[возд]). Хотя воздух является смесьб газов, все же говорят о его средней молекулярной массе. Она равна 29 г/моль:

M = 29Dв.

Закон Бойля-Мариотта: при постоянной температуре объем данного оличества газа обратно пропорцилнален давлению, под которым он находится.

pV=const

p -давление,V – объем газа.

Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре, т.е

Объединенный газовый закон Бойля – Мариотта и Гей-Люссака:

Используется формула для вычисления объема газа при данных условиях, если известен его объем при других условиях. Если осуществляется переход от нормальных условий (или к нормальным условиям), то эту формулу записывают:

Где p₀, V₀, T₀ – давление, объем газа и температура при нормальных условиях (p₀=101325 Па, Т₀=273К).

Если известны масса и количество газа, а надо вычислить его объем, или наоборот, используют уравнение Менделеева – Клапейрона:

pV=nRT или RT

n-количество вещества газа (моль), m-масса (граммы), М- молярная масса газа (г/моль), R – универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль*К)