Методы определения молекулярных масс газообразных веществ

1. Метод измерения относительной плотности газа по газу

Относительной плотностью газа по газу называется отношение масс равных объемов газов, взятых при одинаковой температуре и давлении. Пусть m_A и m_B – массы равных объемов газов А и В. Тогда плотность газа А по газу В будет определяться следующим соотношением:

Поскольку m_A = _AM_A, а m_B = _BM_B,

или

Следовательно,

M_r(A) = M_r(B)D_B

Молекулярная масса может быть определена, исходя из плотности газа по любому газу. На практике плотности газов обычно определяют либо по водороду, либо по воздуху. Соответственно,

и M_r(A) = 29D_возд

где 29 – средняя молекулярная масса воздуха. Рассмотренный метод может быть применен и для определения молекулярных масс паров жидкостей.

2. Определение молекулярных масс по уравнению состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона) имеет следующий вид:

где m - масса газа (г или кг), М – его молярная масса (г/моль или кг/моль), р – давление (Па или кПа), V – объем (м³ или л), Т – абсолютная темепература (К), R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольК).

Поскольку при не слишком низких температурах и невысоких давлениях реальные газы удовлетворительно следуют данному уравнению, последнее можно использовать для определения молярных, а следовательно, и молекулярных масс газов. Для этого достаточно измерить при определенной температуре и давлении объем и массу газа, а затем рассчитать М по формуле

Методы определения атомных масс

1. Метод Канниццаро

Этот метод пригоден для определения атомных масс элементов, образующих соединения с молекулярной структурой (т.е. преимущественно для неметаллов). Для установления атомной массы определяют молекулярные массы и содержание элемента для возможно большего числа соединений, содержащих данный элемент. Далее рассчитывают сколько единиц от молекулярной массы приходится на долю данного элемента. Полученные величины равны массе всех атомов определяемого элемента в молекуле

где  - массовая доля (%) данного элемента в соединении, n – целое число. За атомную массу принимается наименьшее из значений nA_r, так как в молекуле не может меньше одного атома данного элемента.

В табл. 1 приведены результаты определения атомной массы углерода по методу Канниццаро. Из данных таблицы видно, что A_r(C) следует принять равной 12.

Таблица 1

Определение атомной массы углерода по Канниццаро

Соединение	С, масс.%	Mr	nAr
Углекислый газ	27,3	44	12
Угарный газ	42,9	28	12
Циановодород	44,4	27	12
Метан	75,0	16	12
Этан	80,0	30	24
Бензол	92,3	78	72