Составление химических формул по валентности атомов элементов

В мерных цилиндрах, изображённых в верхнем ряду таблицы, находятся твёрдые и жидкие вещества разной массы, однако количество вещества в них одинаково и равно 1 моль. В каждом из этих цилиндров находится одинаковое число структурных единиц – 6,02 · 10²³ (число, или постоянная Авогадро).

Для жидких и твёрдых веществ значение молярного объёма (то есть объёма, который занимает 1 моль вещества) меняется в широких пределах. Так, молярный объём жидкой воды (плотность 1 г/см³) равен 18 см³, железа (плотность 7,87 г/см³) – 7,1 см³, сахара – 215 см³. В одной столовой ложке помещается 18 г воды, или 1 моль воды.

Моль газообразных веществ имеет разные массы, но также содержит число структурных единиц, равных числу Авогадро.

В правой части таблицы в виде кубиков показана масса 1 моль трёх газов: водорода (2 г), кислорода (32 г) и углекислого газа (44 г).

Газообразное состояние вещества характеризуется бóльшими в сравнении с размерами молекул расстояниями между ними. Доля объёма газа, приходящаяся на собственный объём молекул, составляет около 0,01%, поэтому взаимодействие между ними практически отсутствует. Объём любого газа определяется средним расстоянием между его молекулами, которое зависит от температуры и давления (чем больше молекул содержится в данном объёме газа, тем больше его давление). Поэтому сравнивать объёмы газов можно только при одинаковых условиях – температуре и давлении.

Внизу таблицы представлены массы 1 моль веществ: молекулярного кислорода и угарного газа – оксида углерода(II). Следует обратить внимание на то, что различные по массе газообразные вещества занимают одинаковые объёмы.

Термин "нормальные условия" означает, что газообразное вещество находится при температуре 0 ⁰С и под давлением в 1 атм (или 273,16 К и 101,325 кПа). В качестве параметров состояния вещества иногда выбирают "стандартные условия" (25 ⁰С, 1 атм) или "комнатные (обычные) условия", когда температуру принимают равной 20 или 22 ⁰С.

При нормальных условиях объём, занимаемый 1 моль газа, составляет 22,4 л. Модель молярного объёма газа представляет собой куб с длиной ребра 28,19 см. Нередко возникает вопрос – как вычислен молярный объём. Отношением массы к его плотности (г/л) определяется объёмом тела. В таблице показано, что 1 л О₂ имеет массу 1,43 г, а 1 л оксида углерода(II) – 1,25 г. Если условия нормальные, молярные объёмы для всех газов будут одинаковы – 22,4 л.

Легко объясняется и закон Авогадро, если 1 моль газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 л, то он содержит 6,02 · 10²³ молекул.

Таблица 9

Моль – единица количества вещества

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ВЫРАЖЕНИЯ

ПОРЦИЙ ВЕЩЕСТВА

В таблице 10 приведены формулы для расчёта основных физических величин: массы, молярной массы, объёма и количества вещества. Эти расчёты необходимы для решения задач, которые основываются на взаимной связи физических величин и химических формул. При этом важно, чтобы единицы используемых величин были согласованы.

Расчёт массы вещества. В химии под веществом обычно понимается определённая совокупность атомных или молекулярных (структурных) частиц.

Расчёт массы вещества, если известны его молярная масса и количество вещества, производят по формуле:

m = М · ν,

где ν – количество вещества1, М – его молярная масса.

Исходные формулы и расчёты на их основе массы, объёма и

Количества вещества

Исходная формула	Масса (m), г (кг)	Объём (V), см³ (мл), дм³ (л), м³	Количество вещества (ν), моль (кмоль)
Молярная масса М = г/моль (кг/кмоль)	m = М · ν		ν =
Молярный объём2 V_М = дм³/моль (л/моль), м³/кмоль		V = V_М · ν	ν =
Плотность вещества ρ = г/см³ (г/мл), кг/л	m = V · ρ	V =

Таблица 10