Способы определения молярной массы газов

Существует ряд методов определения молекулярной массы газов при определенных внешних параметрах: давлении (Р), объеме (V) и температуре (Т).

1. По закону Авогадро и следствиям из него

Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Следствие 1: один моль любого вещества содержит количество структурных единиц данного вещества, равное постоянной Авогадро (N_a = 6,02∙10²³ моль^-1).

Следствие 2: при нормальных условиях (н.у.) (Р = 10⁵ Па, Т = 273 К) один моль любого газа занимает объем 22,4 л. Эта величина получила название молярный объем (V_M).

Зная массу m (г) какого-либо объема газа при н.у. и его объем V₀ (л), можно рассчитать его молекулярную массу.

.

(2.3.1)

Следствие 3: массы равных объемов двух газов, взятых при одинаковых давлении и температуре, относятся друг к другу, как их молярные массы:

.

(2.3.2)

Отношение массы определенного объема первого газа к массе такого же объема второго газа (взятого при тех же условиях) называется относительной плотностью первого газа по второму (D). Тогда:

.

(2.3.3)

Обычно плотность газа определяют по отношению к водороду (D _H2) или воздуху ( _.). Тогда:

· 2,	(2.3.4)
М возд. = ·29.	(2.3.5)

С учётом вышеуказанных условий для расчёта количества вещества используют следующие соотношения:

n ,

(2.3.6)

где N – количество структурных единиц в системе;

n ,

(2.3.7)

где V_M – молярный объём.

2. По уравнению Клапейрона – Менделеева

Если условия, в которых находится газ, отличны от нормальных, то параметры газа определяют по уравнению Клапейрона – Менделеева:

,	(2.3.8)
тогда молекулярную массу газа рассчитывают по формуле: .	(2.3.9)

Единицы измерения величин в данном уравнении зависят от того, в каких единицах выражена масса (табл.1.2.1).

Таблица 2.3.1

Единицы измерения величин в уравнении

Менделеева-Клапейрона

 

Обозначение	Название величины	Единицы измерения
СИ	CDSE
m	масса	кг	г
M	молярная масса	кг/моль	г/моль
P	давление	Па	мм. рт. ст.
V	объем	м3	мл
T	температура	К	К
R	универсальная газовая постоянная	8,31	62400