Сторінка
5

Номенклатура речовин і стехіометрія

Отже, незалежно від видів структурних одиниць у кожному молі їхня кількість дорівнює кількості атомів у 12 гр. вуглецю — 6,02 · 1023 (числу Авогадро), а маса моля конкретної речовини в грамах буде кількісно дорівнювати її відносній атомній чи молекулярній масі (а. о. м.).

У Міжнародній системі SI маса одного моля речовини є одиницею фізичної величини — молярної маси (М). Визначальне рівняння ф. в. молярної маси , де М — молярна маса однорідної речовини; m — маса речовини; n — кількість речовини (молей).

Розмірність молярної маси:

Одиниця молярної маси:

Назва одиниці молярної маси — кілограм на моль.

Кілограм на моль дорівнює масі речовини, що за кількості речовини 1 mol має масу 1 kg.

Розмірність і одиниця молярного об’єму за аналогічними визначеннями: ;

;

Назва — кубічний метр на моль.

Кубічний метр на моль дорівнює молярному об’єму речовини, що за кількості речовини в 1 моль має об’єм 1 m3.

Закон Авогадро і еквівалентів. За законом Авогадро в однакових об’ємах будь-яких газів за однакової температури й однакового тиску міститься однакова кількість молекул. Цей закон мав велике значення в дослідженні молекулярної маси речовини і запровадженні поняття «моль». Саме на підставі цього закону було розроблено низку методів обчислювання кількості атомів у молекулах різних речовин і зроблено висновок, що 1 mol будь-якого газу незалежно від кількості атомів у його молекулі за нормальних умов (101, 325 kPa i 0˚C) займає об’єм 22,4 l. З цього також зрозуміла суть спостережень Гей-Люссака (закон об’ємних відношень), що об’єми реагуючих газів відносяться один до одного і до об’ємів газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа.

Із закону сталості складу і закону еквівалентів випливає, що елементи складаються в хімічні сполуки в певних кількісних співвідношеннях, тобто масі кожного елемента сполуки відповідає точно визначена маса інших елементів, які входять до складу даної сполуки, — еквівалентна маса. У сучасній хімії еквівалентом елемента (або масою еквівалента) називають таку його кількість (або масу), яка без залишку реагує з 1 молем (або масою одного моля) водню.

Визначати еквівалент (або еквівалентну масу) речовини можна не тільки з його сполук із воднем, а й зі сполук з іншими елементами, еквівалент яких відомий.

Корисно знати, що за аналогією з поняттям еквівалентної маси на практиці буває зручно застосовувати поняття еквівалентний об’єм речовини, який відповідає її еквіваленту.

Наприклад 1 mol двохатом­ного газу водню становить дві екві- валентні маси. Відтак об’ємний еквівалент газу водню становить 22,4 : 2 = 11,2 l/mol, відповідно еквівалентний об’єм газу молекулярного кисню становитиме 22,4 : 4 = 5,6 l/mol. Виходячи з того, що еквівалентний об’єм речовини (газу) буде пропорційний відношенню масового еквівалента Е до молярної маси М, загальне рівняння для визначення об’ємного еквівалента за 273 К (0º С) і нормального тиску ~ 0,1 МРа (~ 760 мм рт. ст.) можна записати як

.

Розрахунки з використанням поняття об’ємного еквівалента в хімічних реакціях прості і зручні. Але якщо за використання еквівалентних мас результати розрахунків не залежать від параметрів тиску і температури реакційного середовища, то для розрахунків з еквівалентними об’ємами їх урахування є обов’язковим.

Висновки

Згідно з розглянутими природничими законами у стехіометричних рівняннях кількість атомів, а отже, й маса речовини, що вступають у реакцію, дорівнюють кількості тих самих атомів і масі продуктів реакції. Це дає змогу виконувати розрахунки матеріального балансу хімічних перетворень речовини як у природних, так і в технологічних процесах. Як приклад, візьмімо утворення аміаку.

1. Записуємо стехіометричне рівняння реакції (збалансоване коефіцієнтами) .

2. Визначаємо відносні молекулярні маси реагентів і продуктів реакції:

— 28, Н2 — 2, NH3 — 17.

3. Невідому масу чи об’єм будь-якого реагента чи продукту реакції, коли відома маса або об’єм одного з них, визначаємо за пропорцією відносних молекулярних мас чи кількості молей (за реакцією) і масою чи об’ємами реагуючих речовин відповідно в kg чи m3 (одне з них невідоме — Х). Наприклад, маси азоту і водню, які прореагують за утворення 1 t аміаку, визначимо з пропорції:

звідки ;