Моля́рный объём V _m — отношение объёма вещества к его количеству , численно равен объёму одного моля вещества. Термин «молярный объём» может быть применён к простым веществам , химическим соединениям и смесям . В общем случае он зависит от температуры , давления и агрегатного состояния вещества. Молярный объём также можно получить делением молярной массы M вещества на его плотность ρ : таким образом, V _m = V / n = M / ρ . Молярный объём характеризует плотность упаковки молекул в данном веществе. Для простых веществ иногда используется термин атомный объём .

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярного объёма является кубический метр на моль (русское обозначение: м ³ /моль; международное: m ³ /mol).

Молярный объём смеси

Для смеси веществ, при расчёте молярного объёма, количеством вещества считают сумму количеств всех веществ, составляющих смесь. Если известна плотность смеси ρ _c , мольные доли компонентов x _i и их молярные массы M _i , молярный объём смеси можно найти как отношение средней молярной массы смеси (суммы молярных масс её компонентов, умноженных на их мольные доли ) к плотности смеси.

${\displaystyle V_{\rm {m}}={\frac {V}{\sum n_{i}}}={\frac {\overline {M}}{\rho _{\mathrm {c} }}}={\frac {\displaystyle \sum _{i=1}^{N}x_{i}M_{i}}{\rho _{\mathrm {c} }}}.}$

Молярный объём газов

Согласно закону Авогадро , одинаковые количества газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объём. Молярный объём идеального газа рассчитывается по формуле, выводящейся из уравнения состояния идеального газа

${\displaystyle V_{\rm {m}}={\frac {RT}{P}}}$ ,

где T — термодинамическая температура , P — давление , R = 8,314 462 618 153 24 (точно) м ³ ⋅Па⋅К ⁻¹ ⋅моль ⁻¹ — универсальная газовая постоянная .

При стандартных условиях ( T = 273,15 K (0 °C), P = 101 325 Па ) молярный объём идеального газа V _m = 22,413 969 545… л/моль . Молярные объёмы идеального газа при других давлениях и температурах, часто принимаемых в качестве стандартных:

V _m = 24,465 403 697… л/моль ( T = 298,15 K (25 °C), P = 101 325 Па ),

V _m = 22,710 954 641… л/моль ( T = 273,15 K (0 °C), P = 100 000 Па ) ,

V _m = 24,789 570 296… л/моль ( T = 298,15 K (25 °C), P = 100 000 Па ).

Молярные объёмы реальных газов в той или иной степени отличаются от молярного объёма идеального газа, однако во многих случаях для практических вычислений отклонениями от идеальности можно пренебречь. Различие молярных объёмов идеального и реального газа связано в первую очередь с силами притяжения между молекулами и с конечным объёмом молекулы реального газа; в связи с этим, уравнение состояния реального газа с большей точностью описывается не формулой Менделеева — Клапейрона (уравнением состояния идеального газа), а формулой Ван-дер-Ваальса :

${\displaystyle \left(P+{\frac {a}{V_{m}^{2}}}\right)(V_{m}-b)=RT.}$

В таблице справа приведены молярные объёмы некоторых реальных газов ( T = 273,15 K (0 °C), P = 101 325 Па ) . Видно, что для газов с относительно большими молекулами ( двуокись серы , углеводороды) молярный объём несколько меньше молярного объёма идеального газа (22,414 л/моль в указанных условиях); для газов с маленькими молекулами (гелий, неон, водород) молярный объём несколько больше «идеального».

С молярным объёмом идеального газа связана постоянная Лошмидта N _L — количество молекул идеального газа в единице объёма при стандартных условиях:

${\displaystyle N_{\text{L}}={\frac {N_{\text{A}}}{V_{m}}}.}$

Молярный объём кристаллов

Объём V _я элементарной ячейки кристалла можно вычислить из параметров кристаллической структуры , которые определяются с помощью рентгеноструктурного анализа . Объём ячейки связан с молярным объёмом следующим образом:

V _m = V _я N _A / Z ,

где Z — количество формульных единиц в элементарной ячейке.

Значения молярного объёма химических элементов

Ниже приведены значения молярного (атомного) объёма простых веществ в см ³ / моль (10 ⁻⁶ м ³ /моль, 10 ⁻³ л/моль) при нормальных условиях либо (для элементов, газообразных при н.у.) при температуре конденсации и нормальном давлении.

См. также

• Число Авогадро
• Удельный объём
• Молярная масса
• Молярная теплоёмкость

Примечания