ما هو الحجم المولي. الحجم المولي للغاز

أين الكتلة المولية ، الكتلة المولية، V- الحجم.

4. قانون أفوجادرو.أسسها الفيزيائي الإيطالي أفوجادرو عام 1811. تحتوي نفس الأحجام من أي غازات ، عند نفس درجة الحرارة والضغط ، على نفس عدد الجزيئات.

وبالتالي ، يمكن صياغة مفهوم كمية المادة: 1 مول من مادة ما يحتوي على عدد من الجسيمات يساوي 6.02 * 10 23 (يسمى ثابت أفوجادرو)

نتيجة هذا القانون هو أن 1 مول من أي غاز تحتل في الظروف الطبيعية(P 0 = 101.3 كيلو باسكال و T 0 = 298 كلفن) حجم يساوي 22.4 لترًا.

5. قانون بويل ماريوت

في درجة حرارة ثابتةيتناسب حجم كمية معينة من الغاز عكسياً مع الضغط الذي تحته:

6. قانون جاي لوساك

عند الضغط المستمر ، يتناسب التغير في حجم الغاز طرديًا مع درجة الحرارة:

V / T = const.

7. يمكن التعبير عن العلاقة بين حجم الغاز والضغط ودرجة الحرارة القانون المشترك لبويل ماريوت وجاي لوساك ،الذي يستخدم لنقل أحجام الغاز من حالة إلى أخرى:

P 0، V 0، T 0 - ضغط الحجم ودرجة الحرارة في ظل الظروف العادية: P 0 = 760 مم زئبق. فن. أو 101.3 كيلو باسكال ؛ T 0 \ u003d 273 كلفن (0 0 ج)

8. التقييم المستقل لقيمة الجزيئية الجماهير م يمكن أن يتم ذلك باستخدام ما يسمى ب معادلات الحالة للغاز المثالي أو معادلات كلابيرون مندليف :

pV = (م / م) * RT = vRT.(1.1)

أين ص -ضغط الغاز في نظام مغلق ، الخامس- حجم النظام ، تي -كتلة الغاز تي - درجة الحرارة المطلقة, ص-ثابت الغاز العالمي.

لاحظ أن قيمة الثابت صيمكن الحصول عليها عن طريق استبدال القيم التي تميز مول واحد من الغاز عند نورث كارولاينا في المعادلة (1.1):

ص = (ع V) / (T) = (101.325 كيلو باسكال 22.4ل) / (1 مول 273 ك) \ u003d 8.31J / مول.ك)

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1إعادة حجم الغاز إلى الظروف الطبيعية.

ما الحجم (n.o.) الذي سيشغل 0.4 × 10 -3 م 3 من الغاز عند 50 درجة مئوية وضغط 0.954 × 10 5 باسكال؟

حل.لجلب حجم الغاز إلى الظروف الطبيعية ، استخدم الصيغة العامة التي تجمع بين قوانين Boyle-Mariotte و Gay-Lussac:

pV / T = p 0 V 0 / T 0.

حجم الغاز (n.o.) حيث T 0 = 273 K ؛ ص 0 \ u003d 1.013 × 10 5 باسكال ؛ T = 273 + 50 = 323 كلفن ؛

م 3 = 0.32 × 10 -3 م 3.

عندما (n.o.) يحتل الغاز حجمًا يساوي 0.32 × 10 -3 م 3.

مثال 2حساب الكثافة النسبية للغاز من وزنه الجزيئي.

احسب كثافة الإيثان C 2 H 6 من الهيدروجين والهواء.

حل.ويترتب على قانون أفوجادرو أن الكثافة النسبية لغاز على الآخر تساوي نسبة الكتل الجزيئية ( م ح) من هذه الغازات ، أي د = م 1 / م 2. لو م 1С2Н6 = 30 ، م 2 H2 = 2 ، متوسط الوزن الجزيئي للهواء هو 29 ، ثم الكثافة النسبية للإيثان بالنسبة للهيدروجين هي د H2 = 30/2 =15.

الكثافة النسبية للإيثان في الهواء: د الهواء= 30/29 = 1.03 ، أي الإيثان أثقل 15 مرة من الهيدروجين وأثقل بـ 1.03 مرة من الهواء.

مثال 3تحديد متوسط الوزن الجزيئي لمزيج من الغازات بالكثافة النسبية.

احسب متوسط الوزن الجزيئي لمزيج من الغازات يتكون من 80٪ ميثان و 20٪ أكسجين (بالحجم) باستخدام قيم الكثافة النسبية لهذه الغازات فيما يتعلق بالهيدروجين.

حل.غالبًا ما يتم إجراء الحسابات وفقًا لقاعدة الخلط ، وهي أن نسبة أحجام الغازات في خليط الغازات المكونة من مكونين تتناسب عكسًا مع الاختلافات بين كثافة الخليط وكثافة الغازات التي يتكون منها هذا الخليط . دعونا نشير إلى الكثافة النسبية لخليط الغاز فيما يتعلق بالهيدروجين من خلاله د H2. هي ستكون المزيد من الكثافةالميثان ، ولكن أقل من كثافة الأكسجين:

80د H2 - 640 = 320-20 د H2 ؛ د H2 = 9.6.

كثافة الهيدروجين لهذا الخليط من الغازات هي 9.6. متوسط الوزن الجزيئي لخليط الغاز م H2 = 2 د H2 = 9.6 × 2 = 19.2.

مثال 4حساب الكتلة المولية للغاز.

كتلة 0.327 × 10 -3 م 3 من الغاز عند 13 درجة مئوية وضغط 1.040 × 10 5 باسكال تساوي 0.828 × 10 -3 كجم. احسب الكتلة المولية للغاز.

حل.يمكنك حساب الكتلة المولية للغاز باستخدام معادلة مندليف-كلابيرون:

أين مهي كتلة الغاز مهي الكتلة المولية للغاز. ص- ثابت الغاز المولي (العالمي) ، الذي تحدد قيمته بوحدات القياس المقبولة.

إذا تم قياس الضغط بوحدة Pa ، والحجم بالمتر 3 ، إذن ص= 8.3144 × 10 3 جول / (كمول × كلفن).

الحجم المولي للغاز يساوي نسبة حجم الغاز إلى كمية مادة هذا الغاز ، أي

V م = V (X) / n (X) ،

حيث V m - الحجم المولي للغاز - قيمة ثابتة لأي غاز في ظل ظروف معينة ؛

V (X) هو حجم الغاز X ؛

n (X) هي كمية مادة الغاز X.

الحجم المولي للغازات في ظل الظروف العادية ( ضغط عادي p n = 101.325 Pa 101.3 kPa ودرجة الحرارة T n = 273.15 K ≈ 273 K) هي V م = 22.4 لتر / مول.

قوانين الغازات المثالية

في الحسابات التي تتضمن الغازات ، غالبًا ما يكون من الضروري التحول من هذه الظروف إلى الظروف العادية أو العكس. في هذه الحالة ، من الملائم استخدام الصيغة التالية من قانون الغاز المشترك لـ Boyle-Mariotte و Gay-Lussac:

pV / T = p n V n / T n

حيث p هو الضغط ؛ الخامس - الحجم T هي درجة الحرارة على مقياس كلفن ؛ يشير الفهرس "n" إلى الظروف العادية.

حجم الكسر

غالبًا ما يتم التعبير عن تكوين مخاليط الغاز باستخدام جزء الحجم - نسبة حجم مكون معين إلى الحجم الكلي للنظام ، أي

φ (X) = V (X) / V.

حيث φ (X) - جزء الحجم للمكون X ؛

V (X) - حجم المكون X ؛

V هو حجم النظام.

جزء الحجم عبارة عن كمية غير أبعاد ، يتم التعبير عنها في كسور من وحدة أو كنسبة مئوية.

مثال 1. ما هو الحجم الذي سيتأخذه عند درجة حرارة 20 درجة مئوية وضغط 250 كيلو باسكال أمونيا تزن 51 جم؟

1. تحديد كمية مادة الأمونيا:

n (NH 3) \ u003d م (NH 3) / M (NH 3) \ u003d 51/17 \ u003d 3 مول.

2. حجم الأمونيا في الظروف العادية هو:

V (NH 3) \ u003d V · m n (NH 3) \ u003d 22.4 3 \ u003d 67.2 لتر.

3. باستخدام الصيغة (3) ، نحضر حجم الأمونيا لهذه الظروف (درجة الحرارة T = (273 + 20) K = 293 K):

V (NH 3) \ u003d p n V n (NH 3) / pT n \ u003d 101.3 293 67.2 / 250273 = 29.2 لتر.

الجواب: V (NH 3) = 29.2 لتر.

مثال 2. حدد الحجم الذي سيأخذه خليط غاز يحتوي على هيدروجين ، ويزن 1.4 جرام ونيتروجين ، ويبلغ وزنه 5.6 جرام ، في ظل الظروف العادية.

1. أوجد كمية مادة الهيدروجين والنيتروجين:

n (N 2) \ u003d م (N 2) / M (N 2) \ u003d 5.6 / 28 \ u003d 0.2 مول

n (H 2) \ u003d م (H 2) / M (H 2) \ u003d 1.4 / 2 \ u003d 0.7 مول

2. نظرًا لأن هذه الغازات في الظروف العادية لا تتفاعل مع بعضها البعض ، فإن حجم خليط الغازات سيكون مساويًا لمجموع أحجام الغازات ، أي

V (مخاليط) \ u003d V (N 2) + V (H 2) \ u003d V m n (N 2) + V m n (H2) \ u003d 22.4 0.2 + 22.4 0.7 \ u003d 20.16 لتر.

الجواب: V (خليط) = 20.16 لتر.

قانون العلاقات الحجمية

كيف تحل المشكلة باستخدام "قانون العلاقات الحجمية"؟

قانون النسب الحجمية: ترتبط أحجام الغازات المتضمنة في التفاعل ببعضها البعض كأعداد صحيحة صغيرة تساوي المعاملات في معادلة التفاعل.

تظهر المعاملات في معادلات التفاعل عدد أحجام المواد الغازية المتفاعلة والمتكونة.

مثال. احسب حجم الهواء المطلوب لحرق 112 لترًا من الأسيتيلين.

1. نؤلف معادلة التفاعل:

2. بناءً على قانون النسب الحجمية ، نحسب حجم الأكسجين:

112/2 \ u003d X / 5 ، من أين X \ u003d 112 5/2 \ u003d 280 لتر

3. تحديد حجم الهواء:

V (هواء) \ u003d V (O 2) / φ (O 2)

V (هواء) = 280 / 0.2 = 1400 لتر.

حيث m هي الكتلة ، M هي الكتلة المولية ، V هي الحجم.

نتيجة هذا القانون هو أن يحتل 1 مول من أي غاز في الظروف العادية (P 0 \ u003d 101.3 كيلو باسكال و T 0 \ u003d 298 كلفن) حجم يساوي 22.4 لترًا.

5. قانون بويل ماريوت

عند درجة حرارة ثابتة ، يتناسب حجم كمية معينة من الغاز عكسياً مع الضغط الذي تحته:

6. قانون جاي لوساك

عند الضغط المستمر ، يتناسب التغير في حجم الغاز طرديًا مع درجة الحرارة:

V / T = const.

pV = (م / م) * RT = vRT.(1.1)

أين ص -ضغط الغاز في نظام مغلق ، الخامس- حجم النظام ، تي -كتلة الغاز تي -درجة الحرارة المطلقة، ص-ثابت الغاز العالمي.

ص = (ع V) / (T) = (101.325 كيلو باسكال 22.4ل) / (1 مول 273 ك) \ u003d 8.31J / مول.ك)

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1إعادة حجم الغاز إلى الظروف الطبيعية.

ما الحجم (n.o.) الذي سيشغل 0.4 × 10 -3 م 3 من الغاز عند 50 درجة مئوية وضغط 0.954 × 10 5 باسكال؟

حل.لجلب حجم الغاز إلى الظروف الطبيعية ، استخدم الصيغة العامة التي تجمع بين قوانين Boyle-Mariotte و Gay-Lussac:

pV / T = p 0 V 0 / T 0.

حجم الغاز (n.o.) هو ، حيث T 0 \ u003d 273 K ؛ ص 0 \ u003d 1.013 × 10 5 باسكال ؛ T = 273 + 50 = 323 كلفن ؛

م 3 = 0.32 × 10 -3 م 3.

عندما (n.o.) يحتل الغاز حجمًا يساوي 0.32 × 10 -3 م 3.

مثال 2حساب الكثافة النسبية للغاز من وزنه الجزيئي.

احسب كثافة الإيثان C 2 H 6 من الهيدروجين والهواء.

مثال 3تحديد متوسط الوزن الجزيئي لمزيج من الغازات بالكثافة النسبية.

حل.غالبًا ما يتم إجراء الحسابات وفقًا لقاعدة الخلط ، وهي أن نسبة أحجام الغازات في خليط الغازات المكونة من مكونين تتناسب عكسًا مع الاختلافات بين كثافة الخليط وكثافة الغازات التي يتكون منها هذا الخليط . دعونا نشير إلى الكثافة النسبية لخليط الغاز فيما يتعلق بالهيدروجين من خلاله د H2. ستكون أكبر من كثافة الميثان ، ولكنها أقل من كثافة الأكسجين:

80د H2 - 640 = 320-20 د H2 ؛ د H2 = 9.6.

كثافة الهيدروجين لهذا الخليط من الغازات هي 9.6. متوسط الوزن الجزيئي لخليط الغاز م H2 = 2 د H2 = 9.6 × 2 = 19.2.

مثال 4حساب الكتلة المولية للغاز.

كتلة 0.327 × 10 -3 م 3 من الغاز عند 13 درجة مئوية وضغط 1.040 × 10 5 باسكال تساوي 0.828 × 10 -3 كجم. احسب الكتلة المولية للغاز.

حل.يمكنك حساب الكتلة المولية للغاز باستخدام معادلة مندليف-كلابيرون:

إذا تم قياس الضغط بوحدة Pa ، والحجم بالمتر 3 ، إذن ص= 8.3144 × 10 3 جول / (كمول × كلفن).

3.1. عند إجراء قياسات الهواء الجوي والهواء منطقة العملبالإضافة إلى الانبعاثات الصناعية والهيدروكربونات في خطوط أنابيب الغاز ، هناك مشكلة في إعادة أحجام الهواء المقاسة إلى الظروف العادية (القياسية). في كثير من الأحيان في الممارسة العملية ، عند إجراء قياسات جودة الهواء ، لا يتم استخدام تحويل التركيزات المقاسة إلى الظروف العادية ، مما يؤدي إلى نتائج غير موثوقة.

هذا مقتطف من المعيار:

"يتم إحضار القياسات إلى الظروف القياسية باستخدام الصيغة التالية:

C 0 \ u003d C 1 * P 0 T 1 / R 1 T 0

حيث: C 0 - النتيجة ، معبرًا عنها بوحدات الكتلة لكل وحدة حجم من الهواء ، كجم / مكعب. م ، أو كمية المادة لكل وحدة حجم من الهواء ، مول / مكعب. م ، عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ؛

ج 1 - النتيجة ، معبراً عنها بوحدات الكتلة لكل وحدة حجم هواء ، كجم / مكعب. م ، أو كمية المادة لكل وحدة حجم

الهواء ، مول / متر مكعب. م ، عند درجة حرارة T 1 ، K ، والضغط P 1 ، kPa.

الصيغة الخاصة بإحضار الظروف العادية في شكل مبسط لها الشكل (2)

C 1 \ u003d C 0 * f ، حيث f \ u003d P 1 T 0 / P 0 T 1

عامل التحويل القياسي للتطبيع. يتم قياس معاملات الهواء والشوائب عند درجات حرارة وضغوط ورطوبة مختلفة. تؤدي النتائج إلى شروط قياسية لمقارنة معايير جودة الهواء المقاسة في أماكن متعددةومختلف الظروف المناخية.

3.2 ظروف الصناعة العادية

الظروف الطبيعية هي الظروف الفيزيائية القياسية التي ترتبط بها خصائص المواد عادة (درجة الحرارة والضغط القياسيان ، STP). يحدد الاتحاد الدولي للكيمياء العملية والتطبيقية الظروف العادية على النحو التالي: الضغط الجوي 101325 باسكال = 760 ملم زئبق. درجة حرارة الهواء 273.15 كلفن = 0 درجة مئوية.

الظروف القياسية (درجة الحرارة المحيطة القياسية والضغط ، SATP) هي درجة الحرارة المحيطة العادية والضغط: الضغط 1 بار = 10 5 باسكال = 750.06 مم T. St .؛ درجة الحرارة 298.15 كلفن = 25 درجة مئوية.

مناطق أخرى.

قياسات جودة الهواء.

نتائج قياسات تراكيز المواد الضارة في هواء منطقة العمل تؤدي إلى الشروط التالية: درجة حرارة 293 كلفن (20 درجة مئوية) وضغط 101.3 كيلو باسكال (760 ملم زئبق).

يجب قياس المعلمات الديناميكية الهوائية لانبعاثات الملوثات وفقًا لمعايير الحالة الحالية. يجب إعادة أحجام غازات العادم التي تم الحصول عليها من نتائج القياسات الآلية إلى الظروف الطبيعية (n.s.): 0 درجة مئوية ، 101.3 كيلو باسكال ..

طيران.

منظمة عالمية الطيران المدنيتحدد منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) الغلاف الجوي القياسي الدولي (ISA) عند مستوى سطح البحر بدرجة حرارة 15 درجة مئوية ، وضغط جوي قدره 101325 باسكال ، ورطوبة نسبية تبلغ 0٪. يتم استخدام هذه المعلمات عند حساب حركة الطائرات.

اقتصاد الغاز.

صناعة الغاز الاتحاد الروسيفي التسويات مع المستهلكين ، فإنه يستخدم الظروف الجوية وفقًا لـ GOST 2939-63: درجة الحرارة 20 درجة مئوية (293.15 كلفن) ؛ ضغط 760 ملم زئبق. فن. (101325 نيوتن / متر مربع) ؛ الرطوبة تساوي 0. وبالتالي ، فإن كتلة المتر المكعب من الغاز وفقًا لـ GOST 2939-63 أقل نوعًا ما من الظروف العادية "الكيميائية".

الاختبارات

لاختبار الآلات والأدوات والمنتجات التقنية الأخرى ، يتم أخذ ما يلي كقيم عادية للعوامل المناخية عند اختبار المنتجات (ظروف الاختبار المناخية العادية):

درجة الحرارة - زائد 25 درجة ± 10 درجة مئوية ؛ الرطوبة النسبية – 45-80%

الضغط الجوي 84-106 كيلوباسكال (630-800 مم زئبق)

التحقق من أدوات القياس

يتم اختيار القيم الاسمية للكميات الطبيعية المؤثرة الأكثر شيوعًا على النحو التالي: درجة الحرارة - 293 كلفن (20 درجة مئوية) ، الضغط الجوي - 101.3 كيلو باسكال (760 مم زئبق).

تقنين

تشير الإرشادات الخاصة بوضع معايير جودة الهواء إلى أن MPCs في الهواء المحيط يتم وضعها في ظروف داخلية عادية ، أي. 20 ج و 760 ملم. RT. فن.

إلى جانب الكتلة والحجم في الحسابات الكيميائية ، غالبًا ما يتم استخدام كمية المادة ، والتي تتناسب مع عدد الوحدات الهيكلية الموجودة في المادة. في هذه الحالة ، في كل حالة ، يجب الإشارة إلى الوحدات الهيكلية (الجزيئات ، الذرات ، الأيونات ، إلخ) المقصودة. وحدة كمية المادة هي الخلد.

الخلد هو كمية مادة تحتوي على العديد من الجزيئات أو الذرات أو الأيونات أو الإلكترونات أو الوحدات الهيكلية الأخرى كما هو الحال في 12 جم من نظير الكربون 12C.

يتم تحديد عدد الوحدات الهيكلية الموجودة في 1 مول من مادة (ثابت أفوجادرو) بدقة كبيرة ؛ في العمليات الحسابية العملية ، يؤخذ يساوي 6.02 1024 مول -1.

من السهل إظهار أن كتلة 1 مول من مادة (الكتلة المولية) ، معبرًا عنها بالجرام ، تساوي عدديًا الوزن الجزيئي النسبي لهذه المادة.

وبالتالي ، فإن الوزن الجزيئي النسبي (أو الوزن الجزيئي باختصار) للكلور الحر C1r هو 70.90. لذلك ، الكتلة المولية للكلور الجزيئي هي 70.90 جم / مول. ومع ذلك ، فإن الكتلة المولية لذرات الكلور هي نصف (45.45 جم / مول) ، حيث أن 1 مول من جزيئات الكلور يحتوي على 2 مول من ذرات الكلور.

وفقًا لقانون أفوجادرو ، أحجام متساويةأي غازات مأخوذة بنفس درجة الحرارة ونفس الضغط تحتوي على نفس عدد الجزيئات. بمعنى آخر ، يشغل نفس عدد جزيئات أي غاز نفس الحجم في ظل نفس الظروف. ومع ذلك ، يحتوي مول واحد من أي غاز على نفس عدد الجزيئات. لذلك ، في ظل نفس الظروف ، يحتل 1 مول من أي غاز نفس الحجم. هذا الحجم يسمى الحجم المولي للغاز وتحت الظروف العادية (0 درجة مئوية ، الضغط 101 ، 425 كيلو باسكال) هو 22.4 لتر.

على سبيل المثال ، تعني العبارة "محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء 0.04٪ (حجم)" أنه عندما ضغط جزئيثاني أكسيد الكربون يساوي ضغط الهواء ، وعند نفس درجة الحرارة ، سيحتل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء 0.04٪ من إجمالي الحجم الذي يشغله الهواء.

مهمة التحكم

1. قارن بين عدد الجزيئات الموجودة في 1 جم من NH 4 و 1 جم من N 2. في هذه الحالة وكم مرة يكون عدد الجزيئات أكبر؟

2. التعبير عن كتلة جزيء واحد من ثاني أكسيد الكبريت بالجرام.

4. كم عدد الجزيئات الموجودة في 5.00 مل من الكلور في الظروف العادية؟

4. ما هو الحجم الذي تشغله 27 10 21 جزيء غاز في الظروف العادية؟

5. التعبير عن كتلة جزيء NO 2 بالجرام -

6. ما هي نسبة الأحجام التي يشغلها 1 مول من O 2 و 1 مول من Oz (الشروط هي نفسها)؟

7. يتم أخذ كتل متساوية من الأكسجين والهيدروجين والميثان في ظل نفس الظروف. أوجد نسبة أحجام الغازات المأخوذة.

8. عندما سئل عن مقدار حجم 1 مول من الماء الذي سيأخذ في ظل الظروف العادية ، تم تلقي الإجابة: 22.4 لترًا. هل هذه هي الإجابة الصحيحة؟

9. التعبير عن كتلة جزيء واحد من حمض الهيدروكلوريك بالجرام.

كم عدد جزيئات ثاني أكسيد الكربون في لتر واحد من الهواء إذا كان محتوى حجم ثاني أكسيد الكربون 0.04٪ (ظروف طبيعية)؟

10. كم عدد المولات الموجودة في 1 م 4 من أي غاز في الظروف العادية؟

11. يعبر بالجرام عن كتلة جزيء واحد من H 2 O-

12. كم عدد مولات الأكسجين في 1 لتر من الهواء ، إذا كان الحجم

14. كم عدد مولات النيتروجين في 1 لتر من الهواء إذا كان حجم المحتوى 78٪ (الظروف العادية)؟

14. يتم أخذ كتل متساوية من الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين في نفس الظروف. أوجد نسبة أحجام الغازات المأخوذة.

15. قارن بين عدد الجزيئات الموجودة في 1 جم من NO 2 و 1 جم من N 2. في هذه الحالة وكم مرة يكون عدد الجزيئات أكبر؟

16. كم عدد الجزيئات الموجودة في 2.00 مل من الهيدروجين في الظروف العادية؟

17. يعبر بالجرام عن كتلة جزيء واحد من H 2 O-

18. ما الحجم الذي تشغله 17 10 21 جزيء غاز في الظروف العادية؟

معدل التفاعلات الكيميائية

عند تحديد المفهوم سرعة تفاعل كيميائي من الضروري التمييز بين ردود الفعل المتجانسة وغير المتجانسة. إذا استمر التفاعل في نظام متجانس ، على سبيل المثال ، في محلول أو في خليط من الغازات ، فإنه يحدث في الحجم الكامل للنظام. معدل رد الفعل المتجانستسمى كمية المادة التي تدخل في التفاعل أو تتشكل نتيجة تفاعل لكل وحدة زمنية في وحدة حجم النظام. نظرًا لأن نسبة عدد مولات المادة إلى الحجم الذي يتم توزيعها فيه هي التركيز المولي للمادة ، يمكن أيضًا تعريف معدل التفاعل المتجانس على أنه تغيير في التركيز لكل وحدة زمنية لأي من المواد: الكاشف الأولي أو منتج التفاعل. للتأكد من أن نتيجة الحساب تكون دائمًا موجبة ، بغض النظر عما إذا تم إنتاجها بواسطة كاشف أو منتج ، يتم استخدام علامة "±" في الصيغة:

اعتمادًا على طبيعة التفاعل ، يمكن التعبير عن الوقت ليس بالثواني فقط ، كما هو مطلوب بواسطة نظام SI ، ولكن أيضًا بالدقائق أو الساعات. أثناء التفاعل ، لا تكون قيمة معدله ثابتة ، ولكنها تتغير باستمرار: تتناقص ، حيث تنخفض تركيزات المواد الأولية. يعطي الحساب أعلاه متوسط قيمة معدل التفاعل خلال فترة زمنية معينة Δτ = τ 2 - τ 1. يتم تعريف السرعة الحقيقية (اللحظية) على أنها الحد الذي تصل إليه النسبة مع/ Δτ عند Δτ → 0 ، أي أن السرعة الحقيقية تساوي مشتق الوقت للتركيز.

للتفاعل الذي تحتوي معادلته على معاملات متكافئة تختلف عن الوحدة ، يتم التعبير عن قيم المعدل من حيث مواد مختلفة، ليسوا متشابهين. على سبيل المثال ، بالنسبة للتفاعل A + 4B \ u003d D + 2E ، فإن استهلاك المادة A هو مول واحد ، والمادة B عبارة عن ثلاث مولات ، ووصول المادة E هو مولات. لهذا υ (أ) = ⅓ υ (ب) = υ (د) = ½ υ (E) أو υ (هـ). = ⅔ υ (في) .

إذا استمر التفاعل بين المواد الموجودة في مراحل مختلفة من نظام غير متجانس ، فيمكن أن يحدث فقط عند السطح البيني بين هذه المراحل. على سبيل المثال ، يحدث تفاعل محلول حامضي وقطعة من المعدن على سطح المعدن فقط. معدل التفاعل غير المتجانستسمى كمية المادة التي تدخل في تفاعل أو تتشكل نتيجة تفاعل لكل وحدة زمنية لكل وحدة من الواجهة بين المراحل:

يتم التعبير عن اعتماد معدل التفاعل الكيميائي على تركيز المواد المتفاعلة في قانون التأثير الجماعي: عند درجة حرارة ثابتة ، يكون معدل التفاعل الكيميائي متناسبًا طرديًا مع ناتج التركيزات المولية للمواد المتفاعلة مرفوعة إلى قوى مساوية للمعاملات في صيغ هذه المواد في معادلة التفاعل. ثم لرد الفعل

2A + B → المنتجات

النسبة υ ~ · معأ 2 معب ، وللانتقال إلى المساواة ، يتم إدخال معامل التناسب ك، مُسَمًّى معدل رد الفعل ثابت:

υ = ك· معأ 2 معب = ك[A] 2 [V]

(يمكن الإشارة إلى التركيزات المولية في الصيغ بالحرف معمع الفهرس المقابل وصيغة المادة الموضوعة بين قوسين معقوفين). المعنى المادي لثابت معدل التفاعل هو معدل التفاعل بتركيزات جميع المواد المتفاعلة التي تساوي 1 مول / لتر. يعتمد حجم ثابت معدل التفاعل على عدد العوامل على الجانب الأيمن من المعادلة ويمكن أن يكون من -1 ؛ ق -1 (لتر / مول) ؛ s –1 (l 2 / mol 2) ، إلخ ، أي أنه في أي حالة ، في الحسابات ، يتم التعبير عن معدل التفاعل في mol l –1 s –1.

بالنسبة للتفاعلات غير المتجانسة ، تتضمن معادلة قانون التأثير الجماعي تركيزات المواد الموجودة في الطور الغازي أو في المحلول فقط. تركيز المادة في المرحلة الصلبة هو قيمة ثابتةويتم تضمينه في معدل ثابت ، على سبيل المثال ، لعملية احتراق الفحم C + O 2 \ u003d CO 2 ، يتم كتابة قانون العمل الجماعي:

υ = كي const = ك·,

أين ك= كيمقدار ثابت.

في الأنظمة التي تكون فيها مادة واحدة أو أكثر غازات ، يعتمد معدل التفاعل أيضًا على الضغط. على سبيل المثال ، عندما يتفاعل الهيدروجين مع بخار اليود H 2 + I 2 \ u003d 2HI ، سيتم تحديد معدل التفاعل الكيميائي من خلال التعبير:

υ = ك··.

إذا زاد الضغط ، على سبيل المثال ، بمقدار 4 مرات ، فإن الحجم الذي يشغله النظام سينخفض بنفس المقدار ، وبالتالي ، سيزداد تركيز كل مادة من المواد المتفاعلة بنفس المقدار. سيزداد معدل التفاعل في هذه الحالة بمقدار 9 مرات

الاعتماد على درجة الحرارة لمعدل التفاعلموصوفة من قبل قاعدة فانت هوف: لكل 10 درجات زيادة في درجة الحرارة ، يزيد معدل التفاعل بمقدار 2-4 مرات. هذا يعني أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة المتوالية العدديةمعدل التفاعل الكيميائي يزداد أضعافا مضاعفة. الأساس في صيغة التقدم هو معامل درجة حرارة معدل التفاعلγ ، يوضح عدد مرات زيادة معدل تفاعل معين (أو ، ما هو نفسه ، ثابت المعدل) مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات. رياضيا ، يتم التعبير عن قاعدة فانت هوف بالصيغ:

أو

أين و هي معدلات التفاعل ، على التوالي ، في البداية ر 1 والنهائي ر 2 درجات حرارة. يمكن أيضًا التعبير عن قاعدة Van't Hoff على النحو التالي:

; ; ; ,

أين و ، على التوالي ، معدل وثابت معدل التفاعل عند درجة حرارة ر؛ وهي نفس القيم عند درجة الحرارة ر +10ن; نهو عدد فترات "العشر درجات" ( ن =(ر 2 –ر 1) / 10) التي تغيرت بها درجة الحرارة (يمكن أن تكون عددًا صحيحًا أو رقمًا كسريًا ، موجبًا أو سالبًا).

مهمة التحكم

1. أوجد قيمة ثابت معدل التفاعل A + B -> AB ، إذا كانت تركيزات المواد A و B تساوي 0.05 و 0.01 مول / لتر على التوالي ، يكون معدل التفاعل 5 10 -5 مول / (لتر-دقيقة ).

2. كم مرة سيتغير معدل التفاعل 2A + B -> A2B إذا زاد تركيز المادة A بمقدار مرتين ، وانخفض تركيز المادة B بمقدار مرتين؟

4. كم مرة يجب زيادة تركيز مادة ما ، B 2 في النظام 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \ u003d 2A 2 B (g.) ، بحيث يكون ذلك عند تركيز المادة A ينخفض بمقدار 4 مرات ، لا يتغير معدل رد الفعل المباشر؟

4. بعد مرور بعض الوقت على بدء التفاعل 3A + B-> 2C + D ، كانت تركيزات المواد: [A] = 0.04 مول / لتر ؛ [B] = 0.01 مول / لتر ؛ [C] \ u003d 0.008 مول / لتر. ما هي التركيزات الأولية للمادتين A و B؟

5. في نظام CO + C1 2 = COC1 2 ، تمت زيادة التركيز من 0.04 إلى 0.12 مول / لتر ، وتركيز الكلور - من 0.02 إلى 0.06 مول / لتر. إلى أي مدى زاد معدل رد الفعل الآجل؟

6. يتم التعبير عن التفاعل بين المادتين A و B بالمعادلة: A + 2B → C. التركيزات الأولية هي: [A] 0 \ u003d 0.04 مول / لتر ، [B] o \ u003d 0.05 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل 0.4. يجد السرعة الأوليةالتفاعل ومعدل التفاعل بعد فترة من الوقت ، عندما ينخفض تركيز المادة أ بمقدار 0.01 مول / لتر.

7. كيف سيتغير معدل التفاعل 2СО + 2 = 2СО2 ، في وعاء مغلق ، إذا تضاعف الضغط؟

8. احسب عدد المرات التي سيزداد فيها معدل التفاعل إذا ارتفعت درجة حرارة النظام من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية ، بافتراض أن معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل هو 4.

9. كيف سيتغير معدل التفاعل 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) إذا زاد الضغط في النظام بمقدار 4 مرات ؛

10. كيف سيتغير معدل التفاعل 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) إذا تم تقليل حجم النظام بمقدار 4 مرات؟

11. كيف سيتغير معدل التفاعل 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) إذا زاد تركيز NO بمقدار 4 مرات؟

12. ما هو معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل إذا كان معدل التفاعل مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 40 درجة

بمعدل 15.6 مرة؟

14.. أوجد قيمة معدل التفاعل الثابت A + B -> AB ، إذا كانت تركيزات المواد A و B تساوي 0.07 و 0.09 مول / لتر على التوالي ، يكون معدل التفاعل 2.7 10 -5 مول / (لتر-دقيقة).

14. يتم التعبير عن التفاعل بين المادتين A و B بالمعادلة: A + 2B → C. التركيزات الأولية هي: [A] 0 \ u003d 0.01 مول / لتر ، [B] o \ u003d 0.04 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل 0.5. أوجد معدل التفاعل الأولي ومعدل التفاعل بعد مرور بعض الوقت ، عندما ينخفض تركيز المادة أ بمقدار 0.01 مول / لتر.

15. كيف سيتغير معدل التفاعل 2NO (r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) إذا تضاعف الضغط في النظام؟

16. في نظام CO + C1 2 = COC1 2 ، تمت زيادة التركيز من 0.05 إلى 0.1 مول / لتر ، وتركيز الكلور - من 0.04 إلى 0.06 مول / لتر. إلى أي مدى زاد معدل رد الفعل الآجل؟

17. احسب عدد مرات زيادة معدل التفاعل إذا زادت درجة حرارة النظام من 20 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية ، بافتراض أن قيمة معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل هي 2.

18. احسب عدد مرات زيادة معدل التفاعل إذا ارتفعت درجة حرارة النظام من 40 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية ، بافتراض أن قيمة معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل هي 4.

السند الكيماوي. تشكيل وهيكل الجزيئات

1. ما هي أنواع الروابط الكيميائية التي تعرفها؟ أعط مثالاً على تكوين رابطة أيونية بطريقة روابط التكافؤ.

2. ما يسمى الرابطة الكيميائية التساهمية؟ ما هي سمة النوع التساهمي من الرابطة؟

4. ما هي الخصائص التي تتميز بها الرابطة التساهمية؟ أظهر هذا بأمثلة ملموسة.

4. ما نوع الرابطة الكيميائية في جزيئات H 2؟ Cl 2 HC1؟

5. ما هي طبيعة الروابط في الجزيئات NCI 4 ، CS 2 ، CO 2؟ وضح لكل منهما اتجاه إزاحة زوج الإلكترون المشترك.

6. ما يسمى الرابطة الكيميائية الأيونية؟ ما هي خاصية الرابطة الأيونية؟

7. ما نوع الرابطة الموجودة في جزيئات كلوريد الصوديوم ، N 2 ، Cl 2؟

8. تصور كل شيء الطرق الممكنةتداخل المدار s مع المدار p ؛ حدد اتجاه الاتصال في هذه الحالة.

9. اشرح آلية متلقي المانح للرابطة التساهمية باستخدام مثال تكوين أيون الفوسفونيوم [РН 4] +.

10. في جزيئات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ، هل الرابطة قطبية أم غير قطبية؟ يشرح. صف الرابطة الهيدروجينية.

11. لماذا بعض الجزيئات التي لها روابط قطبية غير قطبية بشكل عام؟

12. النوع التساهمي أو الأيوني من الرابطة هو نموذجي للمركبات التالية: Nal ، S0 2 ، KF؟ لماذا الرابطة الأيونية هي الحالة المحددة للرابطة التساهمية؟

14. ما هي الرابطة المعدنية؟ كيف تختلف عن الرابطة التساهمية؟ ما هي خصائص المعادن التي تسببها؟

14. ما هي طبيعة الروابط بين الذرات في الجزيئات؟ KHF 2، H 2 0، HNO ?

15. كيف نفسر القوة العالية للرابطة بين الذرات في جزيء النيتروجين N 2 والقوة الأقل بكثير في جزيء الفوسفور P 4؟

16. ما هي الرابطة الهيدروجينية؟ لماذا يعتبر تكوين روابط الهيدروجين غير نموذجي لجزيئات H2S و HC1 ، على عكس H2O و HF؟

17. ما يسمى الرابطة الأيونية؟ هل الرابطة الأيونية لها خصائص التشبع والاتجاه؟ لماذا هي الحالة المحددة للرابطة التساهمية؟

18. ما نوع الرابطة الموجودة في جزيئات كلوريد الصوديوم ، N 2 ، Cl 2؟

قوانين الغازات المثالية

حجم الكسر

قانون العلاقات الحجمية

ربما ستكون مهتمًا