§ 19. Відносна густина газів

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

формулювати визначення відносної густини газів;
обчислювати відносну густину одного газу за іншим.

• Пригадайте визначення закону Авогадро.

Закон Авогадро підтвердив, що гази однакових об’ємів містять однакове число молекул. Але маси цих об’ємів — різні (табл. 8).

Таблиця 8

Кількість речовини, число молекул, молярна маса та маса одного моля різних газів

Газ	Кількість речовини	Число молекул	Молярна маса	Маса 1 моль газу
Водень Н₂	1 моль	6,02 · 10²³	2 г/моль	2 г
Хлор Cl₂	1 моль	6,02 · 10²³	71 г/моль	71 г
Кисень О₂	1 моль	6,02 · 10²³	32 г/моль	32 г
Азот N₂	1 моль	6,02 · 10²³	28 г/моль	28 г

З таблиці видно, що один газ важчий за інший у стільки разів, у скільки важча його молярна маса:

де m₁ — маса першого газу; m₂ — маса другого газу; M₁ — молярна маса першого газу; M₂ — молярна маса другого газу.

Відносною густиною газів називають співвідношення, що показує, у скільки разів маса певного об’єму одного газу більша або менша за масу такого самого об’єму іншого газу за однакових умов.

Відносну густину газу позначають літерою латинського алфавіту D (читають «де»):

За формулою (1) можна отримати похідну:

Оскільки молярна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі, то з рівності 2 випливає, що відносну молекулярну масу M_r₁ першого газу обчислюють, знаючи відносну густину D і відносну молекулярну масу другого газу M_r_2.

Для позначення, відносно якого газу ведуть обчислення, біля літери D записують його формулу. Найчастіше відносну густину газів обчислюють за найлегшим — воднем або за повітрям і позначають відповідно D_H₂ або D_пов.

Крім того, відносну густину газів визначають, користуючись фізичною величиною густина, що вказує на відношення маси газу до його об’єму, — ρ (читають «ро»). Математичний вираз:

де ρ — густина; m — маса газу; V — об’єм. Одиниця вимірювання густини — г/см³ або кг/м³. Оскільки густина виражає масу одного об’єму речовини, а об’єм одного моля газу за нормальних умов однаковий, то відносну густину можна визначати як відношення густини одного газу до густини іншого:

Узагальнити всі формули для обчислення відносної густини одного газу за іншим можна такими співвідношеннями:

Обчислення на основі поняття «відносна густина газів». Поняття «відносна густина газів» застосовують під час хімічних обчислень, зокрема коли визначають: а) відносну густину газу за іншим газом; б) відносну молекулярну масу за відносною густиною; в) молярну масу сполуки за густиною. Розглянемо приклади розв’язування задач.

1. Обчислення відносної густини газу.

Задача 1. Обчисліть відносну густину карбон(IV) оксиду CO₂ за воднем.

2. Знаходження відносної молекулярної маси за відносною густиною.

Задача 2. Відносна густина етану C₂H₆ за воднем — 15. Обчисліть його відносну молекулярну масу.

3. Знаходження молярної маси за густиною.

Молярну масу легко обчислити за масою 1 л газу, скориставшись формулою:

де М — молярна маса; V_m — 22,4 л/моль; ρ — густина, тобто маса одного літра (г/л) за нормальних умов.

Задача 3. Обчисліть молярну масу водню, якщо маса 1 літра (н. у.) становить 0,09 г.

Використання фізичної величини густини під час хімічних обчислень доводить єдність законів природи та поширення їх на всі природничі дисципліни.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Відносною густиною газів називають відношення, що показує, у скільки разів маса певного об’єму одного газу більша або менша за масу такого самого об’єму іншого газу за однакових умов.

• Відносну густину газу позначають літерою латинського алфавіту D (читають «де»).

• Узагальнити всі формули для обчислення відносної густини одного газу за іншим можна такими відношеннями:

• У хімії застосовують обчислення на основі поняття «відносна густина газів».

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Обчисліть і вкажіть відносну молекулярну масу метану CH₄, якщо відносна густина його за воднем становить 8.

А 18
Б 26
В 16
Г 28

2. Обчисліть і вкажіть відносну молекулярну масу кисню О₂, якщо відносна густина його за воднем — 16.

А 20
Б 32
В 36
Г 26

3. Установіть відносну густину нітроген(IV) оксиду за воднем.

А 20
Б 23
В 30
Г 22

4. Визначте відносну густину хлору за повітрям (середня молекулярна маса повітря — 29).

А 3,1
Б 2,2
В 2,45
Г 2,3

5. Установіть відповідність між кількістю речовини, числом структурних частинок у заданій порції та її об’ємом.

Кількість речовини	Число структурних частинок	Об’єм порції
А 3 моль СО₂	1 1,505 · 10²³	І 5,6 л
Б 0,25 моль N₂	2 18,06 · 10²³	ІІ 8,96 л
В 0,4 моль H₂S	3 2,48 · 10²³	ІІІ 67,2 л
В 0,4 моль H₂S	4 2,408 · 10²³	IV 6,72 л

6. Розв’яжіть кросворд. Заповніть горизонтальні рядки. У вертикальному стовпці прочитаєте прізвище відомого італійського вченого, який обчислив число структурних частинок у кількості речовини 1 моль.