Objętość 1 mola gazu nie zależy od objętości własnej cząstek z jakich się składa. Atomy bądź cząsteczki w gazach są bardzo oddalone od siebie. Aby ustalić objętość molową gazu przyjęto określone wartości warunków, od których ta objętość zależy. Są to: ciśnienie i temperatura. Warunki te nazwano warunkami normalnymi. Warunki normalne opisywane są przez temperaturę, która wynosi 273 K (0°C) oraz ciśnienie przyjmujące wartość 1013 hPa. Z definicji wynika zatem, że objętość gazu odmierzonego w warunkach normalnych nazywamy objętością molową gazu, jeżeli zawiera 1 mol cząsteczek lub atomów. Objętość ta w warunkach normalnych równa jest 22,4 dm3.
Ok. 300 lat temu odkryto, że gazy reagują ze sobą w ściśle określonych stosunkach objętościowych. Na tej podstawie Avogadr sformułował prawo, które pierwotnie brzmiało:
„Równe objętości różnych gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury mają jednakowe liczby cząsteczek.”
Dziś prawo to przyjęło trochę inną postać:
„Objętość 22,4 dm3 dowolnego gazu zawiera w warunkach normalnych 6,02 · 1023 cząsteczek lub atomów.”
Z prawa Avogadra wynika zatem, że jeden mol dowolnego gazu w warunkach normalnych ma objętość równą 22,4 dm3. Dzięki takiej informacji można w łatwy sposób obliczyć liczbę moli gazu, dzieląc objętość gazu przez jego objętość molową, czyli mierzoną w warunkach normalnych wynoszącą 22,4 dm3. Zależność tę, przedstawia wzór:
\(n = \frac{V}{V_{mol}}\)
\(n = \frac{V}{V_{mol}}\)
\(n\) – liczba moli
\(V\) – objętość gazu
\(V_{mol}\) – objętość molowa gazu.
Przykład:
Spróbujmy zatem obliczyć ile moli cząsteczek zawiera 67,2 dm3 gazu odmierzonego w warunkach normalnych?
Z zadania wynika, że objętość gazu równa jest 67,2 dm3, czyli:
V = 67,2 dm3
Wiemy, że objętość molowa gazu równa jest 22,4 dm3:
Vmol = 22,4 dm3/mol
Pozostaje obliczyć ilość moli:
n = ?
Korzystamy zatem z wcześniej przedstawionego wzoru i wyliczamy:
n = 67,2 dm3/22,4 dm3/mol = 3 mole
Odpowiedź:
67,2 dm3 gazu odmierzonego w warunkach normalnych zawiera 3 mole cząsteczek.
Znajomość objętości molowej pozwala również na obliczanie gęstości dowolnego gazu w warunkach normalnych, co przedstawia wzór:
\(d= \frac{M_{mol}}{V_{mol}}\)
\(d\) – gęstość gazu
\(M_{mol}\) – masa molowa gazu
\(V_{mol}\) – objętość molowa gazu.
Objętość molowa gazów Wasze opinie
Czy ilość cząsteczek gazu wzrasta liniowo wraz ze wzrostem ciśnienia w stałej objętości i temperaturze?
B.dobre, ale brak definicji masy molowej.