Пшестанчик В.Р., Томина В.В., Кострюков В.Ф Стехиометрические законы химии

51

п р им ер , числочастиц в м оле) сп р аведливы, к ак отм ечено, для лю богоагр е- гатногосостояния. Э тож еотносится ик ф ор м уле(11), оп р еделяю щ ей м ольный объем .

Н елиш неещ ер аз нап ом нить, чтоиз вестноечисленноезначением ольногообъем адля газ ов (22,4 л/м оль) сп р аведливотольк оп р инор м альных ус-

ловиях. Е слиусловия эк сп ер им ента (илиусловия в задаче) отличаю тся от нор м альных, то, п р еж дечем восп ользоваться в р асчетах этой циф р ой, необ-

ходим о, к ак говор ят, привес т и о б ъем газа к но рмальным усло вия м . Э ту п р оцедур у обычно осущ ествляю т на основании известного из ш к ольного к ур саф изик ио б ъе д иненно го зако на газо во го со с т о я ния :

Ф ор м улу(13), естественно, сп ециальнозап ом инатьненадо, так к ак онаэле- м ентар новыводится из соотнош ения (12), к отор оехор ош оизвестно.

Рассм отр им п р остой п р им ер . П устьп р итем п ер атур е20 °С идавлении 150 атм к ислор од в газовом баллонезаним аетобъем 40 л. К ак ой объем зай- м етэтотгаз п р ин.у.? И м еем : Т = 20 оС= 293 К (в так их р асчетахисп ольз уется тольк оабсолю тная тем п ер атур ав к ельвинах!); Р = 150 атм (з десьнеобя- з ательно п ер еводить давление в п аск али, но тогда нор м альное давление так ж едолж но из м ер яться в атм осф ер ах, чтобы в числителеизнам енателе ф ор м улы (13) стояливеличины одинак овых р аз м ер ностей); Т 0=273 К ; Р0= 1 атм (п ооп р еделению ).Т огдап оф ор м уле(13) им еем :

И м енно так ой объем (ок оло 6 к убом етр ов) займ ет к ислор од, еслиего вып устить из обычного 40-литр ового баллона, где он находится в сж атом

на А вогадр о. М ож но ответить, нап р им ер , на так ой воп р ос: ак ак овам асса этогок ислор ода? М ы знаем , что1 м ольк ислор одавесит32 г (М = 32г/м оль) ип р ин.у. з аним аетобъем 22,4 л (V0=22,4 л/м оль). М ож но, р азум еется, р ассуж дать«наур овнеп р оп ор ций» (к отор ый, к стати, нетак уж п лох!), ном ож -

53

Т ак им обр азом , отн осительн ая плотн остьодн ог о г азапо друг ому

равн аотн ошен ию ихмолекулярн ы х(или молярн ы х) масс.

Э то и есть втор ое следствие из з ак она А вогадр о. Н а основании его м ож но оп р еделятьм олек уляр ныем ассы вещ еств в газ ообр азном (илип ар о- обр азном ) состоянии. Д ля этогонадооп р еделитьэк сп ер им ентальноотносительную п лотность исследуем ого газ а п о нек отор ом у стандар тном у газ у ср авнения изнатьм олек уляр ную м ассуп оследнего. И м енноэтим сп особом С. К анниццар о оп р еделилм олек уляр ныем ассы р ядагазообр аз ных вещ еств, чтосп особствовалоок ончательном ур азгр аничению п онятий «м олек уляр ная м асса» , «атом ная м асса» , «эк вивалентная м асса» , в оп р еделениик отор ых су- щ ествовалап утаницавп лотьдо сер едины XIX в. В сам ом деле, нап р им ер , для к ислор ода им еем эк вивалентную м ассу 8 г/м оль, атом ную м ассу 16 г/м оль, м оляр ную м ассу 32 г/м оль – п р оп ор циональныевеличины, ир азобр аться м еж дуним и, неим ея четк их к р итер иев иоп р еделений, былонелег- к о. И м енноэтир азгр аничения в п онятиях ибыли, в частности, сделаны на уж еуп ом янутом “объединительном ” 1-ом к онгр ессехим ик ов вК ар лср уэ.

В к ачествестандар тного газ аср авнения обычно исп ользуется водор од к ак сам ый легк ий ивоздухк ак сам ый «р асп р остр аненный» .

Следуетотм етить, чтонер едк ош к ольник и, з аучиваяэтуф ор м улир овк у, нем огутобъяснить, ап очем уим енно“удвоенной” –онинеп оним аю т, что 2 – это всего-навсегоп р иближ енноез начением олек уляр ной м ассы водор о- да. Э тоещ еодинп р им ер ф ор м ализм ав знаниях р ядаучащ ихся.

Е слив условиизадачиск азано: “относительная п лотностьисследуем ого газап оводор одур авна...”, тосчитайте, чтоВ ам ф ак тическ и“наблю дечк е” п р еп однесенаегом олек уляр ная м асса(к отор ая, в свою очер едь, м ож етбыть длячего-тонуж на). Н уж нолиш ьп р иведенную циф р уум нож итьнадва.

О тносительная п лотность п о воздуху обоз начается обычно Dво зд Хотя воздух и не является индивидуальным вещ еством , а п р едставляет собой см есь газ ов, тем не м енее м ож но говор ить о его «ср едней» м олек уляр ной

54

м ассе, учитывая, что состав воз духап р ак тическ ип остоянен. О нап р иним а-

Э ту ф ор м улу м ож нотак ж е, к ак и(17), исп ользоватьдля р асчетам оле- к уляр ной м ассы неизвестного газа, если дана его п лотность п о воздуху

(M=29×Dво зд ), но, к р ом етого, ею м ож новосп ользоваться, так ск азать, «в п р я- м ом см ысле» –для ответанавоп р ос, легчеилитяж елеевоздухаданный газ.

Д ля этогонадосоп оставитьм олек уляр ныем ассы газаивоз духа. Е слиМ газа < Mво зд , илиDво зд < 1, тогаз легчевоздуха. Е слиж еDво зд > 1, илиМ газа > 29, то газ тяж елеевоздуха. В сам ом деле, нап р им ер , М (NH3)=17г/м оль, т.е. М (NH3)

< 29 –з начитам м иак легчевоздуха. А для СО 2 М = 44, следовательно, газообр азный диок сидуглер одап р им ер нов п олтор ар аз а(44/29 = 1,517) тяж елее воздуха.

И звестно, чтоп ер вым в истор иибоевым отр авляю щ им вещ еством был газообр аз ный хлор , к отор ый из баллонов п уск алип оветр ув стор онуок оп ов п р отивник а. Н ик ак их п р отивогазов в то вр ем я ещ е не было. Н о, обладая

м есто, з алез тьнадер евоит.п . Хлор ж еск ап ливался в низинах, в овр агах, в ок оп ах. Т ак им обр азом , м ож носк азать, чтоф ор м ула(18) им еетв из вестном см ыслеи«военно-п р ик ладное» значение.

Рассм отр ение следствий из з ак она А вогадр о завер ш ает исследование стехиом етр ическ их з ак онов хим ии. Э тизак оны, сыгр авш иеиск лю чительно важ ную р оль в становлениихим иик ак наук и, исейчасвесьм аваж ны для ф ор м ир ования хим ическ огом ир овозз р ения.

55

Составители: П ш естанчик В алер ий Раф аилович Т ом инаЕ ленаВ ик тор овна К остр ю к ов В ик тор Ф едор ович

Редак тор Т ихом ир оваО .А .