Bildiyiniz kimi, ətrafımızdakı cisimləri təşkil edən molekullar və atomlar çox kiçikdir. Kimyəvi reaksiyalar zamanı hesablamalar aparmaq, həmçinin maye və qazlarda qarşılıqlı təsir göstərməyən komponentlərin qarışığının davranışını təhlil etmək üçün mol fraksiyaları anlayışından istifadə olunur. Onların nə olduğu və qarışığın makroskopik fiziki kəmiyyətlərini əldə etmək üçün necə istifadə oluna biləcəyi bu məqalədə müzakirə olunur.
Avogadro nömrəsi
XX əsrin əvvəllərində qaz qarışıqları ilə təcrübələr apararkən fransız alimi Jean Perrin bu qazın 1 qramında olan H2 molekullarının sayını ölçdü. Bu rəqəm böyük rəqəm oldu (6,0221023). Bu cür rəqəmlərlə hesablamalar aparmaq son dərəcə əlverişsiz olduğundan, Perrin bu dəyər üçün bir ad təklif etdi - Avogadro nömrəsi. Bu ad 19-cu əsrin əvvəllərində italyan alimi Amedeo Avogadro-nun şərəfinə seçilmişdir, o, Perrin kimi qazların qarışıqlarını tədqiq edən və hətta formullaşdıra bilmişdir.onlar üçün hazırda onun soyadını daşıyan qanun.
Avoqadro nömrəsi hazırda müxtəlif maddələrin öyrənilməsində geniş istifadə olunur. O, makroskopik və mikroskopik xüsusiyyətləri əlaqələndirir.
Maddənin miqdarı və molar kütlə
60-cı illərdə Beynəlxalq Çəkilər və Ölçülər Palatası fiziki vahidlər sisteminə (SI) yeddinci əsas ölçü vahidini daxil etdi. Güvə oldu. Mole sözügedən sistemi təşkil edən elementlərin sayını göstərir. Bir mol Avoqadro nömrəsinə bərabərdir.
Molar kütlə müəyyən bir maddənin bir molunun çəkisidir. Bir mol üçün qramla ölçülür. Molar kütlə əlavə kəmiyyətdir, yəni müəyyən bir kimyəvi birləşmə üçün onu müəyyən etmək üçün bu birləşməni təşkil edən kimyəvi elementlərin molyar kütlələrini əlavə etmək lazımdır. Məsələn, metanın molyar kütləsi (CH4) belədir:
MCH4=MC + 4MH=12 + 41=16 q/mol.
Yəni, 1 mol metan molekulunun kütləsi 16 qram olacaq.
Mole fraksiya anlayışı
Saf maddələr təbiətdə nadirdir. Məsələn, müxtəlif çirklər (duzlar) həmişə suda həll olunur; Planetimizin havası qazların qarışığıdır. Başqa sözlə, maye və qaz halında olan hər hansı bir maddə müxtəlif elementlərin qarışığıdır. Mole fraksiya mol ekvivalentində hansı hissənin bu və ya digər komponent tərəfindən tutulduğunu göstərən dəyərdir.qarışıqlar. Bütün qarışığın maddəsinin miqdarı n, i komponentinin maddəsinin miqdarı isə ni kimi işarələnirsə, onda aşağıdakı tənliyi yazmaq olar:
xi=ni / n.
Burada xi bu qarışıq üçün i komponentinin mol hissəsidir. Göründüyü kimi, bu kəmiyyət ölçüsüzdür. Qarışığın bütün komponentləri üçün onların mol fraksiyalarının cəmi aşağıdakı düsturla ifadə edilir:
∑i(xi)=1.
Bu düsturu əldə etmək çətin deyil. Bunun üçün əvvəlki ifadəni xi ilə əvəz edin.
Atom faiz
Kimyadan məsələləri həll edərkən çox vaxt ilkin qiymətlər atom faizində verilir. Məsələn, oksigen və hidrogen qarışığında sonuncu 60% atomdur. Bu o deməkdir ki, qarışıqdakı 10 molekuldan 6-sı hidrogenə uyğun olacaq. Mol hissəsi komponent atomlarının sayının onların ümumi sayına nisbəti olduğundan, atom faizləri sözügedən anlayışla sinonimdir.
Səhmlərin atom faizlərinə çevrilməsi onları sadəcə olaraq iki böyüklük dərəcəsi artırmaqla həyata keçirilir. Məsələn, havadakı oksigenin 0,21 mol hissəsi 21 atom%-nə uyğundur.
İdeal qaz
Mole fraksiyaları anlayışı qaz qarışıqları ilə bağlı məsələlərin həllində tez-tez istifadə olunur. Normal şəraitdə qazların əksəriyyəti (temperatur 300 K və təzyiq 1 atm.) idealdır. Bu o deməkdir ki, qazı təşkil edən atomlar və molekullar bir-birindən böyük məsafədədir və bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərmir.
İdeal qazlar üçün aşağıdakı vəziyyət tənliyi etibarlıdır:
PV=nRT.
Burada P, V və T üç makroskopik termodinamik xüsusiyyətlərdir: müvafiq olaraq təzyiq, həcm və temperatur. R=8, 314 J / (Kmol) dəyəri bütün qazlar üçün sabitdir, n moldakı hissəciklərin sayıdır, yəni maddənin miqdarıdır.
Dövlət tənliyi üç makroskopik qaz xarakteristikasından birinin (P, V və ya T) necə dəyişəcəyini göstərir, əgər onlardan ikincisi sabit, üçüncüsü dəyişdirilərsə. Məsələn, sabit temperaturda təzyiq qazın həcminə tərs mütənasib olacaq (Boyle-Mariot qanunu).
Yazılı düsturun ən diqqətçəkən cəhəti qazın molekul və atomlarının kimyəvi təbiətini nəzərə almamasıdır, yəni həm təmiz qazlar, həm də onların qarışıqları üçün keçərlidir.
D alton Qanunu və qismən təzyiq
Qarışıqda qazın mol hissəsini necə hesablamaq olar? Bunun üçün baxılan komponent üçün hissəciklərin ümumi sayını və onların sayını bilmək kifayətdir. Bununla belə, başqa cür edə bilərsiniz.
Qarışıqdakı qazın mol hissəsini onun qismən təzyiqini bilməklə tapmaq olar. Sonuncu, bütün digər komponentləri çıxarmaq mümkün olsaydı, qaz qarışığının müəyyən bir komponentinin yarada biləcəyi təzyiq kimi başa düşülür. Əgər i-ci komponentin qismən təzyiqini Pi, bütün qarışığın təzyiqini isə P kimi təyin etsək, onda bu komponent üçün mol fraksiyasının düsturu formasını alacaq.:
xi=Pi / P.
Çünki məbləğbütün xi birinə bərabərdir, onda aşağıdakı ifadəni yaza bilərik:
∑i(Pi / P)=1, buna görə də ∑i (Pi)=P.
Sonuncu bərabərlik D alton qanunu adlanır və bu qanun 19-cu əsrin əvvəllərində yaşayan ingilis alimi Con D altonun şərəfinə belə adlandırılır.
Pissial təzyiq qanunu və ya D alton qanunu ideal qazlar üçün vəziyyət tənliyinin birbaşa nəticəsidir. Əgər qazın tərkibindəki atomlar və ya molekullar bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərməyə başlayırsa (bu, yüksək temperaturda və yüksək təzyiqdə baş verir), onda D alton qanunu ədalətsizdir. Sonuncu halda komponentlərin mol fraksiyalarını hesablamaq üçün düsturdan qismən təzyiqə görə deyil, maddənin miqdarına görə istifadə etmək lazımdır.
Hava qaz qarışığı kimi
Qarışıqdakı komponentin mol hissəsinin necə tapılması sualını nəzərdən keçirərək, aşağıdakı problemi həll edirik: xi və P dəyərlərini hesablayın Havadakı hər bir komponent üçün i.
Quru havanı nəzərə alsaq, o, aşağıdakı 4 qaz komponentindən ibarətdir:
- azot (78,09%);
- oksigen (20,95%);
- arqon (0,93%);
- karbon qazı (0,04%).
Bu məlumatlara əsasən, hər qaz üçün mol fraksiyalarını hesablamaq çox asandır. Bunun üçün yuxarıda məqalədə qeyd etdiyimiz kimi faizləri nisbi ifadə ilə təqdim etmək kifayətdir. Sonra əldə edirik:
xN2=0, 7809;
xO2=0, 2095;
xAr=0, 0093;
xCO2=0, 0004.
Qismən təzyiqdəniz səviyyəsində atmosfer təzyiqinin 101 325 Pa və ya 1 atm olduğunu nəzərə alaraq, bu hava komponentlərini hesablayırıq. Sonra əldə edirik:
PN2=xN2 P=0,7809 atm.;
PO2=xO2 P=0, 2095 atm.;
PAr=xAr P=0,0093 atm.;
PCO2=xCO2 P=0,0004 atm.
Bu məlumat o deməkdir ki, əgər siz atmosferdən bütün oksigen və digər qazları çıxarsanız və yalnız azot buraxsanız, təzyiq 22% azalacaq.
Oksigenin qismən təzyiqini bilmək su altında dalış edən insanlar üçün mühüm rol oynayır. Beləliklə, əgər 0,16 atm-dən azdırsa, o zaman insan dərhal huşunu itirir. Əksinə, oksigenin qismən təzyiqi 1,6 atm işarəsini aşır. qıcolmalarla müşayiət olunan bu qazla zəhərlənməyə gətirib çıxarır. Beləliklə, insan həyatı üçün təhlükəsiz qismən oksigen təzyiqi 0,16 - 1,6 atm arasında olmalıdır.
