Белгилүү болгондой, бизди курчап турган нерселерди түзгөн молекулалар жана атомдор абдан кичинекей. Химиялык реакциялар учурунда эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн, ошондой эле суюктуктардагы жана газдардагы өз ара аракеттенбеген компоненттердин аралашмасынын жүрүм-турумун талдоо үчүн моль фракциялары түшүнүгү колдонулат. Алар эмне жана аларды аралашманын макроскопиялык физикалык чоңдуктарын алуу үчүн кантип колдонсо болору ушул макалада талкууланат.
Авогадро номери
20-кылымдын башында француз окумуштуусу Жан Перрен газ аралашмалары менен эксперименттерди жүргүзүп жатып, бул газдын 1 граммындагы H2 молекулаларынын санын өлчөгөн. Бул сан абдан чоң болуп чыкты (6,0221023). Мындай цифралар менен эсептөөлөрдү жүргүзүү өтө ыңгайсыз болгондуктан, Перрен бул маанинин аталышын - Авогадронун санын сунуштаган. Бул ысым 19-кылымдын башындагы италиялык окумуштуу Амедео Авогадронун урматына тандалып алынган, ал Перрин сыяктуу газдардын аралашмаларын изилдеген жана ал тургай формуласын түзө алган.алар үчүн, учурда анын фамилиясын алып жүргөн мыйзам.
Авогадро саны учурда ар кандай заттарды изилдөөдө кеңири колдонулат. Ал макроскопиялык жана микроскопиялык мүнөздөмөлөрдү байланыштырат.
Заттын саны жана молярдык масса
60-жылдары Салмактар жана өлчөөлөрдүн Эл аралык палатасы физикалык бирдиктер системасына (СИ) жетинчи негизги өлчөө бирдигин киргизген. Бул көпөлөк болуп калды. Моль каралып жаткан системаны түзгөн элементтердин санын көрсөтөт. Бир моль Авогадронун санына барабар.
Молярдык масса – берилген заттын бир моль салмагы. Ал бир мольге грамм менен ченелет. Молярдык масса – бул кошумча чоңдук, башкача айтканда, аны белгилүү бир химиялык кошулма үчүн аныктоо үчүн бул кошулманы түзгөн химиялык элементтердин молярдык массаларын кошуу керек. Мисалы, метандын молярдык массасы (CH4):
MCH4=MC + 4MH=12 + 41=16 г/моль.
Башкача айтканда, 1 моль метан молекуласынын массасы 16 грамм болот.
Моль фракциясы түшүнүгү
Таза заттар жаратылышта сейрек кездешет. Мисалы, ар кандай аралашмалар (туздар) дайыма сууда эрийт; Биздин планетанын абасы газдардын аралашмасы. Башкача айтканда, суюк жана газ абалындагы ар кандай зат ар кандай элементтердин аралашмасы болуп саналат. Моль үлүшү - бул моль эквивалентинин кайсы бөлүгүн тигил же бул компонент ээлей турганын көрсөткөн маани.аралашмалар. Эгерде бүт аралашмадагы заттын өлчөмү n деп, ал эми i компонентинин затынын саны ni деп белгиленсе, анда төмөнкү теңдемени жазууга болот:
xi=ni / n.
Бул жерде xi бул аралашма үчүн i компонентинин моль үлүшү. Көрүнүп тургандай, бул сан өлчөмсүз. Аралашманын бардык компоненттери үчүн алардын мольдук бөлүктөрүнүн суммасы төмөнкүдөй формула менен туюнтулат:
∑i(xi)=1.
Бул формуланы алуу кыйын эмес. Бул үчүн, жөн гана ага xi ордуна мурунку туюнтманы коюңуз.
Атомдук кызыкчылык
Химиядан маселелерди чечүүдө көбүнчө баштапкы маанилер атомдук пайыз менен берилет. Мисалы, кычкылтек менен суутектин аралашмасында акыркысы 60 атомдук% түзөт. Бул аралашмадагы 10 молекуланын 6сы суутекке туура келет дегенди билдирет. Моль үлүшү компонент атомдорунун санынын алардын жалпы санына катышы болгондуктан, атомдук пайыздар каралып жаткан түшүнүк менен синоним болуп саналат.
Акцияларды атомдук пайызга айландыруу аларды жөн гана чоңдуктун эки тартибине көбөйтүү жолу менен ишке ашырылат. Мисалы, абадагы кычкылтектин 0,21 моль үлүшү 21 атомдук% га туура келет.
Идеалдуу газ
Моль фракциялары түшүнүгү көбүнчө газ аралашмалары менен маселелерди чечүүдө колдонулат. Кадимки шарттарда көпчүлүк газдар (температура 300 К жана басым 1 атм.) идеалдуу. Бул газды түзгөн атомдор менен молекулалардын бири-биринен абдан алыс жайгашканын жана бири-бири менен өз ара аракеттенишпей турганын билдирет.
Идеалдуу газдар үчүн төмөнкү абал теңдемеси жарактуу:
PV=nRT.
Бул жерде P, V жана T үч макроскопиялык термодинамикалык мүнөздөмөлөр: тиешелүүлүгүнө жараша басым, көлөм жана температура. R=8, 314 Дж / (Кмоль) мааниси бардык газдар үчүн туруктуу, n - мольдеги бөлүкчөлөрдүн саны, башкача айтканда, заттын саны.
Абал теңдемеси үч макроскопиялык газ мүнөздөмөлөрүнүн бири (P, V же T) кандай өзгөрөрүн көрсөтөт, эгерде алардын экинчиси бекитилсе, үчүнчүсү өзгөрсө. Мисалы, туруктуу температурада басым газдын көлөмүнө тескери пропорционал болот (Бойл-Мариотт мыйзамы).
Жазылган формуланын эң таң калыштуусу, ал газдын молекулаларынын жана атомдорунун химиялык табиятын эсепке албайт, башкача айтканда, ал таза газдарга да, алардын аралашмаларына да жарактуу.
Дальтон мыйзамы жана жарым-жартылай басым
Газдын аралашмадагы моль үлүшүн кантип эсептөө керек? Бул үчүн каралып жаткан компонент үчүн бөлүкчөлөрдүн жалпы санын жана алардын санын билүү жетиштүү. Бирок, башкача кылсаңыз болот.
Газдын аралашмадагы моль үлүшүн анын парциалдык басымын билүү менен табууга болот. Акыркысы, эгерде бардык башка компоненттерди алып салуу мүмкүн болсо, газ аралашмасынын берилген компоненти түзө турган басым деп түшүнүлөт. Эгерде i-компоненттин жарым-жартылай басымын Pi деп, ал эми бүт аралашманын басымын P деп белгилесек, анда бул компоненттин мольдук бөлүгүнүн формуласы форманы алат.:
xi=Pi / P.
Себеби суммабардыгынын ичинен xi бирге барабар болсо, анда төмөнкү туюнтманы жаза алабыз:
∑i(Pi / P)=1, демек ∑i (Pi)=P.
Акыркы теңдик Далтон мыйзамы деп аталат, ал 19-кылымдын башындагы британ окумуштуусу Джон Далтондун атынан ушундай аталып калган.
Жарым басымдын мыйзамы же Дальтон мыйзамы идеалдуу газдар үчүн абалдын теңдемесинин түз натыйжасы. Эгерде газдагы атомдор же молекулалар бири-бири менен өз ара аракеттене баштаса (бул жогорку температурада жана жогорку басымда болот), анда Далтондун мыйзамы адилетсиз. Акыркы учурда компоненттердин мольдук бөлүктөрүн эсептөө үчүн формуланы жарым-жартылай басым боюнча эмес, заттын саны боюнча колдонуу керек.
Аба газ аралашмасы катары
Аралашмадагы компоненттин моль үлүшүн кантип табуу керек деген суроону карап чыгып, биз төмөнкү маселени чечебиз: xi жана P маанилерин эсептегиле i абадагы ар бир компонент үчүн.
Эгер кургак абаны эсептесек, анда ал төмөнкү 4 газ компонентинен турат:
- азот (78,09%);
- кычкылтек (20,95%);
- аргон (0,93%);
- көмүр кычкыл газы (0,04%).
Бул маалыматтардан ар бир газдын моль фракцияларын эсептөө абдан оңой. Ал үчүн жогоруда макалада айтылгандай пайыздарды салыштырмалуу түрдө көрсөтүү жетиштүү. Анда биз алабыз:
xN2=0, 7809;
xO2=0, 2095;
xAr=0, 0093;
xCO2=0, 0004.
Жарым-жартылай басымбиз деңиз деңгээлиндеги атмосфералык басым 101 325 Па же 1 атм экенин эске алып, бул аба компоненттерин эсептейбиз. Анда биз алабыз:
PN2=xN2 P=0,7809 атм.;
PO2=xO2 P=0, 2095 атм.;
PAr=xAr P=0,0093 атм.;
PCO2=xCO2 P=0,0004 атм.
Бул маалымат эгер сиз атмосферадан бардык кычкылтекти жана башка газдарды алып салсаңыз жана азотту гана калтырсаңыз, басым 22% га төмөндөй турганын билдирет.
Кычкылтектин жарым-жартылай басымын билүү суу астында чумкуган адамдар үчүн маанилүү роль ойнойт. Демек, 0,16 атмдан аз болсо, анда адам дароо эсин жоготот. Тескерисинче, кычкылтектин жарым-жартылай басымы 1,6 атмдан ашат. бул газ менен ууланууга алып келет, бул конвульсиялар менен коштолот. Ошентип, адам өмүрү үчүн кычкылтектин коопсуз жарым-жартылай басымы 0,16 - 1,6 атм чегинде болушу керек.
