Закон Авогадро

В равных объемах различных газов при одинаковых внешних условиях (давлении и температуре) содержится одинаковое число молекул.

При решении задач используются 4 следствия из этого закона:

1. Если числа молекул разных газов одинаковы, то при одних и тех же внешних условиях эти газы занимают одинаковые объемы.

Экспериментально установлено, что любой газ химическим количеством 1 моль, содержащий 6,02∙10²³ молекул, при нормальных условиях (н. у.) – температуре 0 ^оС или 273 K, и давлении 101,325 кПа – занимает объем, равный 22,4 дм³. Этот объем, отнесенный к количеству газа, равному 1 моль, называется молярным объемом газа при н. у. и обозначается символом :

= 22,4 дм³/моль.

Следует помнить, что существует также понятие «молярный объем смеси газов». Эта величина обозначается (газ. см.) и представляет собой объем смеси газов, сумма химических количеств которых равна 1 моль. Как и молярный объем индивидуального газа, (газ. см.) равен примерно 22,4 дм³/моль.

Понятию «молярный объем газовой смеси» соответствует понятие «средняя молярная масса газовой смеси». Эта величина обозначается

(газ. см.) и численно равна отношению массы данной смеси к сумме химических количеств всех находящихся в ней газов:

(газ. см.) .

Физический смысл средней молярной массы газовой смеси: она численно равна массе смеси, в которой общее химическое количество газов равно 1 моль.

Средняя молярная масса газовой смеси связана с молярными массами образующих ее газов соотношением

(газ. см.) = φ(Х) · М(Х) + φ(Y) · M(Y).

Здесь φ(X) и φ(Y) – объемные доли газов в смеси, М(X) и M(Y) – молярные массы газов. Объемная доля газа (φ) в смеси – величина, равная отношению объема газа Х к объему смеси:

.

Как и массовая доля, она может выражаться в долях единицы или в процентах.

Поскольку в воздухе φ(О₂) ≈ 0,21, а φ(N₂) ≈ 0,78, то средняя молярная масса воздуха (возд.) составляет:

(возд) = φ(О₂) · М(О₂) + φ(N₂) · M(N₂) ≈ 0,21 · 32 + 0,78 · 28 ≈

≈ 29 г/моль.

Следует помнить, что объемные доли (φ) газов в смеси численно равны их мольным долям (χ):

2. Плотность газа – ρ – величина, численно равная отношению его молярной массы к молярному объему при н. у.:

ρ(X) =

Единицы плотности газов – г/дм³, кг/м³ и т. п. Например, плотность кислорода при н. у. равна:

ρ(O₂) =

Физический смысл плотности газа в том, что она численно равна массе газа объемом 1 дм³ (н. у.).

Существует также понятие «плотность газовой смеси». Эта величина обозначается ρ(см.) и рассчитывается по формуле

Например, плотность воздуха при н. у. равна:

= 1,295 г/дм³.

3. Относительная плотность газа Х по газу Y ( ) – величина, численно равная отношению молярных масс этих газов:

Относительная плотность одного газа по другому – величина безразмерная.

Физический смысл относительной плотности газа X по газу Y: она показывает, во сколько раз масса газа X при одних и тех же условиях больше массы газа Y, если их химические количества одинаковы:

Наиболее часто при решении задач используются значения относительных плотностей газов по водороду и по воздуху, которые рассчитываются по формулам:

и