Количественные характеристики веществ и их смесей

Массовая доля элемента в веществе показывает, какая часть массы вещества приходится на атомы данного элемента. Ее можно вычислить как отношение атомной массы данного элемента с учетом числа его атомов в молекуле к относительной молекулярной массы вещества.

где w (X) - массовая доля химического элемента Х, выраженная в долях единицы;

 

n - число атомов элемента Х, обозначенное индексом в формуле соединения;

 

Ar - относительная атомная масса элемента Х; Mr - относительная молекулярная масса вещества. Физический смысл массовой доли заключается в том, что она показывает массу атомов данного элемента в 100 г вещества. Массовая доля может выражаться во долях единицы или процентах. Чтобы перевести доли единицы в проценты, следует полученное по формуле значение умножить на 100%. Сумма массовых долей всех элементов, содержащихся в составе соединения, должен быть равен 1 или 100%.

 

Например, чтобы определить массовые доли химических элементов в углекислом газе СО2, сначала следует вычислить молекулярную массу вещества. Как и для массовых долей, объемную долю можно выражать в долях от единицы или в процентах, а сумма объемных долей всех компонентов газовой смеси должна равняться 100%. Средняя молярная масса смеси газов По закону Авогадро можно определять не только молярную массу газов, но и газовых смесей. Поскольку газовая смесь является смесью молекул различных веществ, то и масса всей смеси определяться массой всех молекул. А масса смеси, содержащей 1 моль молекул, т.е. средняя молярная масса этой смеси, определяется соотношением числа молекул различных веществ.

 

Для обозначения средних величин в математике принято над величиной ставить горизонтальную черту. Итак, для обозначения средней молярной массы смеси газов используют символ M или просто Мсер. Для вычисления средней молярной массы смеси двух газов используют формулу:

 

М = ф! - Мх + ф2 - М2, где ф - объемные доли компонентов смеси, а М - их молярные массы. Средняя молярная масса имеет такую же единицу измерения, и обычная молярная масса - г / моль.

 

При необходимости вычислить среднюю молярную массу смеси трех газов, то в этой формуле добавляется третье слагаемое ф3-M3.

 

Если считать воздуха смесью трех газов (78% азота, 21% кислорода и 1% аргона), то получим среднюю молярную массу воздуха Мпов = 0,78 - 28 + 0,21 - 32 + 0,01 - 40 = 28,96 г / моль. Именно такую молярную массу (29 г / моль) используют для вычисления относительной плотности газов воздухом.