Молярный объем

Объем, занимаемый данным количеством частиц вещества

В химии и смежных областях молярный объем , обозначение V _m , ^[1] или вещества — это отношение объема, занимаемого веществом, к количеству вещества , обычно выраженному при данной температуре и давлении . Он равен молярной массе ( M ), разделенной на массовую плотность ( ρ ): ${\displaystyle {\tilde {V}}}$

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

Молярный объем имеет единицу СИ кубический метр на моль (м ³ /моль) ^[1] , хотя для газов более характерно использовать единицы кубический дециметр на моль (дм ³ /моль) 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 :

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

идеальной смесиNвзвешенную сумму

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

этанолаводыизбыточного объемаизбыточного 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:

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

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:

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

постояннойR8,314 462 618 153 24  м ³ ⋅Па⋅К ^-1 ⋅моль ^-18,205 736 608 095 96 × 10 ^-5  м ³ ⋅атм⋅К ^-1 ⋅моль ^-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 вещества

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

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

N _Aпостоянная АвогадроZ

Молярный объём of Silicon

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 со времени новаторской работы в NIST в 1974. ^[2] Интерес возникает из-за того, что точные измерения объема элементарной ячейки, атомного веса и массовой плотности чистого кристаллического твердого тела обеспечивают прямое определение постоянной Авогадро. ^[3]

Рекомендуемое CODATA значение молярного объема кремния составляет1,205 883 199 (60) × 10 ^-5  м ³ ⋅моль ^-1 , с относительной стандартной неопределенностью4,9 × 10 ^-8 . ^[4]

Смотрите также

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

Рекомендации

1. Международный союз теоретической и прикладной химии (1993). Количества, единицы и символы в физической химии , 2-е издание, Оксфорд: Blackwell Science. ISBN  0-632-03583-8 . п. 41. Электронная версия.
2. Деслаттес, РД; Энинс, А.; Боуман, ХА; Шуновер, РМ; Кэрролл, CL; Барнс, Иллинойс; Махлан, Луизиана; Мур, LJ; Шилдс, WR (1974). «Определение постоянной Авогадро». Физ. Преподобный Летт. 33 (8): 463–66. Бибкод : 1974PhRvL..33..463D. doi : 10.1103/PhysRevLett.33.463.
3. Мор, Питер Дж.; Тейлор, Барри Н. (1999). «Рекомендуемые CODATA значения фундаментальных физических констант: 1998 г.» (PDF) . Журнал физических и химических справочных данных . 28 (6): 1713–1852. Бибкод : 1999JPCRD..28.1713M. дои : 10.1063/1.556049. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2017 г.
4. «Значение CODATA 2018: молярный объем кремния» . Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенности . НИСТ . 20 мая 2019 года . Проверено 23 июня 2019 г.

Внешние ссылки

• Интерактивная таблица молярных объемов