Молярный объем

Молярный объем
Общие символы	В м , ${\tilde {V}}$
И объединились	м 3 /моль
Другие подразделения	дм 3 /моль, см 3 /моль
Измерение	л 3 Н −1

В химии и смежных областях молярный объем , обозначение V _m , или ${\tilde {V}}$вещества — это отношение объема, занимаемого веществом, к количеству вещества , обычно при данных температуре и давлении . Он равен молярной массе ( M ), разделенной на массовую плотность ( ρ ):

$$V_{\text{m}}={\frac {M}{\rho }}$$

Молярный объем имеет СИ единицу кубических метров на моль (м ³ /моль), хотя более типично использовать единицы кубические дециметры на моль (дм ³ /моль) для газов и кубические сантиметры на моль (см ³ /моль) для жидкостей и твердых веществ .

Определение

Изменение объема с увеличением доли этанола.

Молярный объем вещества i определяется как его молярная масса , деленная на его плотность ρ _i ⁰ :

$$V_{\rm {m,i}}={M_{i} \over \rho _{i}^{0}}$$

Для идеальной смеси , содержащей N компонентов, молярный объем смеси представляет собой взвешенную сумму мольных объемов ее отдельных компонентов. Для реальной смеси молярный объем невозможно вычислить, не зная плотности:

$$V_{\rm {m}}={\frac {\displaystyle \sum _{i=1}^{N}x_{i}M_{i}}{\rho _{\mathrm {mixture} }}}$$

Существует множество смесей жидкость-жидкость, например смесь чистого этанола и чистой воды , которые при смешивании могут сжиматься или расширяться. Этот эффект представлен количеством избыточного объема смеси, примером избыточного свойства .

Отношение к конкретному объему

Молярный объем связан с удельным объемом продукта с молярной массой . Это следует из вышеизложенного, где удельный объем является обратной величиной плотности вещества:

$$V_{\rm {m,i}}={M_{i} \over \rho _{i}^{0}}=M_{i}v_{i}$$

Идеальные газы

Для идеальных газов молярный объем определяется уравнением идеального газа ; это хорошее приближение для многих распространенных газов при стандартной температуре и давлении . Уравнение идеального газа можно преобразовать, чтобы получить выражение для молярного объема идеального газа:

$$V_{\rm {m}}={\frac {V}{n}}={\frac {RT}{P}}$$

Следовательно, для данной температуры и давления молярный объем одинаков для всех идеальных газов и основан на газовой постоянной : R = 8,314 462 618 153 24 м. ³ ⋅Pa⋅K ⁻¹ ⋅mol ⁻¹ , или около 8,205 736 608 095 96 × 10 ⁻⁵ м ³ ⋅atm⋅K ⁻¹ ⋅mol ⁻¹ .

Молярный объем идеального газа при давлении 100 кПа (1 бар ) равен

0,022 710 954 641 485 ... м ³ /моль при 0 °С,

0,024 789 570 296 023 ... м ³ /моль при 25 °С.

Молярный объем идеального газа при давлении в 1 атмосферу равен

0,022 413 969 545 014 ... м ³ /моль при 0 °С,

0,024 465 403 697 038 ... м ³ /моль при 25 °С.

Кристаллические твердые тела

Для кристаллических твердых веществ молярный объем можно измерить методом рентгеновской кристаллографии . Объем элементарной ячейки ( V- _ячейка ) может быть рассчитан на основе параметров элементарной ячейки , определение которых является первым шагом в эксперименте по рентгеновской кристаллографии (расчет выполняется автоматически с помощью программного обеспечения для определения структуры). Это связано с молярным объемом соотношением

$$V_{\rm {m}}={{N_{\rm {A}}V_{\rm {cell}}} \over {Z}}$$

где N _A — постоянная Авогадро , а Z — количество формульных единиц в элементарной ячейке. Результат обычно называют «кристаллографической плотностью».

Молярный объем кремния

См. Также: Проект Авогадро.

Сверхчистый кремний обычно производится для электронной промышленности , и измерение молярного объема кремния, как с помощью рентгеновской кристаллографии, так и по отношению молярной массы к массовой плотности, привлекло большое внимание после новаторской работы в NIST в 1974. Интерес связан с тем, что точные измерения объема элементарной ячейки, атомного веса и массовой плотности чистого кристаллического твердого тела позволяют напрямую определить константу Авогадро.

Рекомендуемое CODATA значение молярного объема кремния составляет 1,205 883 199 (60) × 10. ⁻⁵ м ³ ⋅mol ⁻¹ , с относительной стандартной неопределенностью 4,9 × 10 ⁻⁸ .

См. также

• Удельный объем
• Стандартная температура и давление # Молярный объем газа

Внешние ссылки

• Интерактивная таблица молярных объемов