Ma'lumki, atrofimizdagi jismlarni tashkil etuvchi molekulalar va atomlar juda kichikdir. Kimyoviy reaktsiyalar paytida hisob-kitoblarni amalga oshirish, shuningdek suyuqlik va gazlardagi o'zaro ta'sir qilmaydigan komponentlar aralashmasining harakatini tahlil qilish uchun mol fraktsiyalari tushunchasi qo'llaniladi. Ular nima va ulardan aralashmaning makroskopik fizik miqdorlarini olish uchun qanday foydalanish mumkinligi ushbu maqolada muhokama qilinadi.
Avogadro raqami
XX asr boshida frantsuz olimi Jan Perren gaz aralashmalari bilan tajribalar olib borar ekan, bu gazning 1 grammidagi H2 molekulalarining sonini o'lchadi. Bu raqam juda katta raqam bo'lib chiqdi (6 0221023). Bunday raqamlar bilan hisob-kitoblarni amalga oshirish juda noqulay bo'lganligi sababli, Perrin bu qiymat uchun nom - Avogadro raqamini taklif qildi. Bu nom 19-asr boshidagi italyan olimi Amedeo Avogadro sharafiga tanlangan bo'lib, u Perrin singari gazlar aralashmalarini o'rgangan va hatto uni shakllantirishga muvaffaq bo'lgan.ular uchun hozirda uning familiyasi bilan atalgan qonun.
Avogadro soni hozirgi vaqtda turli moddalarni o'rganishda keng qo'llaniladi. U makroskopik va mikroskopik xususiyatlarni bog'laydi.
Madda miqdori va molyar massa
60-yillarda Xalqaro vazn va oʻlchovlar palatasi fizik birliklar (SI) tizimiga ettinchi asosiy oʻlchov birligini kiritdi. Bu kuya bo'ldi. Mol ko'rib chiqilayotgan tizimni tashkil etuvchi elementlar sonini ko'rsatadi. Bir mol Avogadro raqamiga teng.
Molar massa - berilgan moddaning bir molining og'irligi. U har bir mol uchun grammda o'lchanadi. Molyar massa qo'shimcha miqdordir, ya'ni ma'lum bir kimyoviy birikma uchun uni aniqlash uchun ushbu birikmani tashkil etuvchi kimyoviy elementlarning molyar massalarini qo'shish kerak. Masalan, metanning molyar massasi (CH4):
MCH4=MC + 4MH=12 + 41=16 g/mol.
Ya'ni, 1 mol metan molekulasi 16 gramm massaga ega bo'ladi.
Mole kasr tushunchasi
Sof moddalar tabiatda kam uchraydi. Masalan, har xil aralashmalar (tuzlar) doimo suvda eriydi; Sayyoramiz havosi gazlar aralashmasidir. Boshqacha qilib aytganda, suyuqlik va gaz holatidagi har qanday modda turli elementlarning aralashmasidir. Mol ulushi - mol ekvivalentining qaysi qismini u yoki bu komponent egallashini ko'rsatadigan qiymat.aralashmalar. Agar butun aralashmadagi moddaning miqdori n, i komponentining miqdori esa ni bilan belgilansa, quyidagi tenglamani yozish mumkin:
xi=ni / n.
Bu yerda xi - bu aralashmaning i komponentining mol ulushi. Ko'rinib turibdiki, bu miqdor o'lchovsizdir. Aralashmaning barcha komponentlari uchun ularning mol ulushlari yig'indisi quyidagi formula bilan ifodalanadi:
∑i(xi)=1.
Ushbu formulani olish qiyin emas. Buning uchun oldingi ifodani xi oʻrniga qoʻying.
Atom foizlari
Kimyoga oid masalalarni yechishda koʻpincha boshlangʻich qiymatlar atom foizlarida beriladi. Masalan, kislorod va vodorod aralashmasida ikkinchisi 60 atom% ni tashkil qiladi. Demak, aralashmadagi 10 ta molekuladan 6 tasi vodorodga to'g'ri keladi. Mol ulushi komponent atomlari sonining ularning umumiy soniga nisbati bo'lgani uchun atom foizlari ko'rib chiqilayotgan tushunchaning sinonimidir.
Aksiyalarni atom foizlariga aylantirish ularni oddiygina ikki kattalik darajasiga oshirish orqali amalga oshiriladi. Masalan, havodagi kislorodning 0,21 mol ulushi 21 atom% ga to'g'ri keladi.
Ideal gaz
Mol fraksiyalari tushunchasi ko’pincha gaz aralashmalari bilan bog’liq masalalarni yechishda qo’llaniladi. Oddiy sharoitlarda gazlarning ko'pchiligi (harorat 300 K va bosim 1 atm.) idealdir. Bu gazni tashkil etuvchi atomlar va molekulalar bir-biridan juda uzoq masofada joylashganligini va bir-biri bilan ta'sir o'tkazmasligini bildiradi.
Ideal gazlar uchun quyidagi holat tenglamasi amal qiladi:
PV=nRT.
Bu erda P, V va T uchta makroskopik termodinamik xarakteristikalar: mos ravishda bosim, hajm va harorat. R=8, 314 J / (Kmol) qiymati barcha gazlar uchun doimiy, n - moldagi zarrachalar soni, ya'ni moddaning miqdori.
Holat tenglamasi uchta makroskopik gaz xarakteristikalaridan biri (P, V yoki T) qanday o'zgarishini ko'rsatadi, agar ulardan ikkinchisi aniqlansa va uchinchisi o'zgartirilsa. Masalan, doimiy haroratda bosim gaz hajmiga teskari proportsional bo'ladi (Boyl-Mariot qonuni).
Yozma formulaning eng diqqatga sazovor tomoni shundaki, unda gaz molekulalari va atomlarining kimyoviy tabiati hisobga olinmaydi, ya'ni u toza gazlar uchun ham, ularning aralashmalari uchun ham amal qiladi.
D alton qonuni va qisman bosim
Aralashdagi gazning mol ulushini qanday hisoblash mumkin? Buning uchun ko'rib chiqilayotgan komponent uchun zarrachalarning umumiy sonini va ularning sonini bilish kifoya. Biroq, siz boshqacha qilishingiz mumkin.
Aralashmadagi gazning mol ulushini uning qisman bosimini bilish orqali topish mumkin. Ikkinchisi, agar barcha boshqa komponentlarni olib tashlash mumkin bo'lsa, gaz aralashmasining ma'lum bir komponenti yaratadigan bosim sifatida tushuniladi. Agar i-komponentning qisman bosimini Pi, butun aralashmaning bosimini P deb belgilasak, bu komponent uchun mol ulushi formulasi shaklni oladi.:
xi=Pi / P.
Chunki miqdorxi bittaga teng bo'lsa, quyidagi ifodani yozishimiz mumkin:
∑i(Pi / P)=1, shuning uchun ∑i (Pi)=P.
Oxirgi tenglik D alton qonuni deb ataladi, u 19-asr boshidagi ingliz olimi Jon D alton sharafiga shunday nomlangan.
Qisman bosim qonuni yoki D alton qonuni ideal gazlar uchun holat tenglamasining bevosita natijasidir. Agar gazdagi atomlar yoki molekulalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qila boshlasa (bu yuqori harorat va yuqori bosimda sodir bo'ladi), u holda D alton qonuni adolatsizdir. Ikkinchi holda, komponentlarning mol ulushlarini hisoblash uchun qisman bosim bo'yicha emas, balki moddaning miqdori bo'yicha formuladan foydalanish kerak.
Havo gaz aralashmasi sifatida
Aralashmadagi komponentning mol ulushini qanday topish mumkinligi haqidagi savolni ko'rib chiqib, biz quyidagi masalani hal qilamiz: xi va P qiymatlarini hisoblang. i havodagi har bir komponent uchun.
Agar quruq havoni hisobga olsak, u quyidagi 4 ta gaz komponentidan iborat:
- azot (78,09%);
- kislorod (20,95%);
- argon (0,93%);
- karbonat angidrid gazi (0,04%).
Ushbu ma'lumotlardan har bir gaz uchun mol fraktsiyalarini hisoblash juda oson. Buning uchun yuqorida maqolada aytib o'tilganidek, foizlarni nisbiy ko'rinishda taqdim etish kifoya. Keyin biz olamiz:
xN2=0, 7809;
xO2=0, 2095;
xAr=0, 0093;
xCO2=0, 0004.
Qisman bosimdengiz sathida atmosfera bosimi 101 325 Pa yoki 1 atm ekanligini hisobga olib, biz ushbu havo komponentlarini hisoblaymiz. Keyin biz olamiz:
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 maʼlumotlar shuni anglatadiki, agar siz atmosferadan barcha kislorod va boshqa gazlarni olib tashlasangiz va faqat azot qoldirilsa, bosim 22% ga pasayadi.
Kislorodning qisman bosimini bilish suv ostiga sho'ng'igan odamlar uchun muhim rol o'ynaydi. Shunday qilib, agar u 0,16 atm dan kam bo'lsa, u holda odam bir zumda hushini yo'qotadi. Aksincha, kislorodning qisman bosimi 1,6 atm belgisidan oshadi. bu gaz bilan zaharlanishga olib keladi, bu esa konvulsiyalar bilan kechadi. Shunday qilib, kislorodning inson hayoti uchun xavfsiz qisman bosimi 0,16 - 1,6 atm oralig'ida bo'lishi kerak.
