Print this chapterPrint this chapter

§ 6.1. Молярная концентрация газа

Газообразные вещества, в отличие от твёрдых и жидких, занимают весь предоставленный им объём. Поэтому в одном и том же сосуде может находиться разное количество газа. От этого количества будет зависеть давление в системе.

Определение количества газа и его доли в газовой смеси важно для разных практических целей. Например, следует выяснить, опасен ли для жизни уровень содержания метана или угарного газа в воздухе, пригоден ли для дыхания воздух в помещении с большим количеством углекислого газа или воздух на высоте 10 км, взрывоопасна ли данная смесь воздуха с водородом, в каком соотношении пары бензина должны смешиваться с воздухом в двигателе внутреннего сгорания.

Для решения подобных задач в качестве количественной характеристики используют молярную концентрацию газообразного вещества, которая показывает количество данного газообразного вещества в единице объёма.

Молярная концентрация газообразного вещества — величина, равная отношению его количества к объёму, который этот газ занимает:

bold italic c bold left parenthesis bold X bold right parenthesis bold equals fraction numerator bold italic n bold left parenthesis bold X bold right parenthesis over denominator bold italic V bold left parenthesis bold X bold right parenthesis end fraction.

Молярная концентрация газов измеряется в моль/дм3.

Например, молярная концентрация СО2 при нормальных условиях составляет:

c left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator V left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis end fraction equals fraction numerator 1 space моль over denominator 22 comma 4 space дм cubed end fraction almost equal to 0 comma 0446 space моль divided by дм cubed.

Из приведённой выше формулы следует, что количество газообразного вещества в сосуде есть произведение молярной концентрации газа на объём сосуда, так как газ заполняет весь объём:

n left parenthesis straight X right parenthesis equals c left parenthesis straight X right parenthesis times V left parenthesis сосуда right parenthesis.

Понятие молярной концентрации газообразного вещества сходно с понятием молярной концентрации растворённого вещества, с которым вы ознакомились в курсе химии 8-го класса:

c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis straight р minus ра right parenthesis end fraction.

Причиной сходства является то, что растворённое вещество равномерно распределяется во всём объёме раствора, как и газообразное — во всём объёме сосуда.

Пример 1. Определите молярную концентрацию углекислого газа массой 3 г, находящегося в сосуде объёмом 4 дм3.

Дано:

m(CO2) = 3 г

V(сосуда) = 4 дм3

с(СО2) — ?

Решение

c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis сосуда right parenthesis end fraction

М left parenthesis СО subscript 2 right parenthesis equals 44 space straight г divided by моль.

n left parenthesis СО subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator m left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator M left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis end fraction equals fraction numerator 3 space straight г over denominator 44 space straight г divided by моль end fraction almost equal to 0 comma 068 space моль.

c left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator V left parenthesis сосуда right parenthesis end fraction equals fraction numerator 0 comma 068 space моль over denominator 4 space дм cubed end fraction equals 0 comma 017 space моль divided by дм cubed.

Ответ: с(СО2) = 0,017 моль/дм3.