Воздух молярная масса как найти

Что такое молярная масса?

Молярная масса вещества — это отношение его массы к количеству молей. Для воздуха тоже действует это отношение. Поэтому при проведении вычислений в результате получается масса одного моля. Но не все вещества можно рассчитать подобным образом. Для того, чтобы узнать, чему равна молярная масса воздуха в физике используют специальные формулы. Выражается результат в граммах на моль.

Воздух является смесью различных газов. Из этого следует, что молярная масса воздуха включает в себя молярные массы газов, входящих в его состав. Именно поэтому результаты таких вычислений будут различаться в зависимости от состава воздуха и количества различных газов и примесей в его составе. Существует и усредненный показатель, и средняя молярная масса воздуха равняется 29 г/моль.

Если же при расчетах было выявлено сильное отклонение от нормального показателя без объективных причин, то следует задуматься. Нарушение баланса газов – это очень серьезная проблема, которая очень часто встречается в больших городах. Именно там ежедневно в воздух выбрасывается огромное количество разнообразных веществ, которые меняют состав воздуха. Вредные примеси и их скопления очень плохо влияют на состояние организма человека. Также и увеличение или уменьшение содержания азота, кислорода, углекислого газа и других веществ влечет за собой тоже большие проблемы. Недостаток кислорода губителен для живых организмов и для человека может быть даже смертельно опасным.

Тщательное исследование воздуха может выявить отклонения от нормы и предотвратить их негативное влияние на организм человека. В нашей независимой лаборатории можно заказать комплексное обследование, которое представляет собой проведение исследований на различные показатели и выявление нарушений.

Как же определяется молярная масса воздуха?

Все вещества различаются по массе, и этот показатель является очень индивидуальным. Для сложных веществ учитывается число атомов, находящемся в нем. Так чему равна молярная масса воздуха? Это сумма всех массовых долей элементов, которые входят в данное вещество. В данном случае это молярные массы азота, кислорода, аргона, углекислого газа, водорода и других веществ. Из них азот составляет 78% от общего объема, кислород 21%, а остальные же вещества содержатся в гораздо меньшем количестве.

Существует несколько методов проведения измерения:

• Откачка воздуха из колбы позволяет при помощи уравнения состояния газа позволяет также вычислить этот показатель.
• При помощи классического химического уравнения, в котором находятся все молярные массы газов, входящих в состав воздуха.
• Также существуют уже готовые таблицы, со средними значениями.

Если производить расчеты, следуя определению, что объемы газов являются пропорциональными их количествам, то мы можем выражать среднюю массу как через объем, так и через количество. Поэтому молярная масса воздуха в химии рассчитывается по формуле, включающей в себя отношение массы вещества к его количеству. В сложных веществах надо найти отдельно массы каждого вещества, которое входит в состав.

Но этот способ расчетов по большей части затрагивает ситуации, когда воздух находится в своем обычном состоянии. Также можно вычислить и массу в других ситуациях.

Формула, по которой рассчитывается молярная масса влажного воздуха является формулой для смеси газов. При расчетах учитываются доли сухого воздуха и водяного пара, а также соответствующее для них давление и молярные массы. Получается формула выглядит как сумма объема с молярной массой водяного пара и объема с молярной массой сухого воздуха.

Известно, что молярная масса воздуха при нормальных условиях — 29 г/моль. Именно такой показатель принят за средний. Но он может колебаться в зависимости от состава воздуха. Поэтому сильные изменения свидетельствуют о нарушениях баланса газов в воздухе. Так если в воздухе будет содержаться 92% азота, то это будет смертельно опасно для человека. Именно поэтому состав воздуха так важен и необходимо его постоянно контролировать. Сейчас, в результате деятельности человека, наблюдается неблагоприятная экологическая картина и во многом она связана с загрязнением воздуха. Именно выбросы в воздух различных веществ нарушают его естественный состав, что приводит к ухудшению условий жизни. Многие экологические проблемы тоже являются уже следствием загрязнения воздуха. Смог, кислотные дожди и изменение состава всей атмосферы.

Сколько азота в воздухе?

Если говорить о воздухе, то нельзя не затронуть тему содержания в нем азота. Он представляет собой бесцветный газ, у которого нет запаха и вкуса. Если разбирать химическую формулу, то молекула азота представляет собой два атома азота, которые скрещены между собой. Именно он составляет большую часть и составляет около 78% от всего объема воздуха. И молярная масса сжатого воздуха, высчитываемая по формуле, будет содержать в себе и молярную массу азота. Азот содержится практически везде и человек уже давно начал его использовать в своих нуждах. Даже в белке, который является основным строительным материалом всех живых организмов, тоже есть азот. Так аммиак, который применяется в сельском хозяйстве, получается при извлечении азота. И сам человек примерно на 2% состоит из азота.

Но азот может быть и опасным, если превышать его концентрацию. Безопасный азот обычно смешан с водородом в необходимых пропорциях. Азот необходим для разбавления кислорода, ведь чистый кислород тоже может быть губительным для живых организмов. Но если азот будет повышен, то это приведет к гипоксии, то есть понижению уровня кислорода в организме и внутренних органах. Вдыхаемый человеком азот не усваивается в организме, а выдыхается, так как служит только для защиты легких от кислорода.

   Человек ежедневно сталкивается с тем, что было создано не без помощи азота. Азот нашел свое применение в различных областях и сейчас мы можем видеть его как в упаковках на прилавках магазинов, так и в медицине. К примеру, жидкую форму азота уже давно используют для транспортировки донорских органов.

Растения тоже не могут обойтись без азота и получают его из почвы в виде нитратов. В почве находится большое количество азота. Так потом он попадает в организмы животных, которые едят растения. Главным поставщиком азота являются бактерии, благодаря которым образовывается более ста тонн этого вещества.

Теплопроводность углекислого газа

Углекислым газом называют химическое соединение углерода и кислорода. В отличие от чистого углерода или кислорода, содержание углекислого газа в воздухе намного меньше. В нормальных условиях содержание будет равно 0,003% от общего объема воздуха. В молекулы газа входит один атом углерода и два атома кислорода. Для человека повышенный уровень углекислого газа может быть смертельно опасен, ведь он мешает поступлению кислорода в организм.

Углекислый газ также участвует в круговороте веществ и без него невозможны многие процессы. Так живые существа выделяют его в процессе дыхания, а растения, наоборот, при фотосинтезе поглощают этот газ. Он выделяется при горении углеродсодержащих предметов. Поэтому при пожарах нарушается естественный состав воздуха и увеличивается содержание в нем углекислого газа.

Теплопроводность представляет собой процесс равномерного перераспределения энергии. Эта способность является индивидуальной для каждых веществ, их состояний, а также зависит и от внешних факторов. Процесс непосредственно зависит от температуры и давления. Поэтому были разработаны таблицы, в которых показана зависимость этих показателей друг от друга.

В специальных таблицах уже рассчитаны показатели теплопроводности углекислого газа в различных его состояниях и условиях.

На основе этих таблиц можно сделать вывод, что теплопроводность углекислого газа уменьшается при повышении температуры и наоборот увеличивается если повысить давление.

Также состояние газа тоже влияет на эту зависимость. В газообразном состоянии он более теплопроводен как при увеличении давления, так и при повышении температуры, в отличие от конденсированного состояния.

На основе именно этого свойства газа работают приборы, которые измеряют содержание углекислого газа.

Зачем нужно проводить химический анализ воздуха?

Воздух является важным условием для жизни на земле. Все живые организмы зависят от воздуха и содержащегося в нем кислорода. Поэтому важно, чтобы в нем не содержалось вредных примесей и все показатели были в норме. Нарушение баланса может вызывать многие проблемы и в том числе, и со здоровьем.

Состав воздуха может изменяться не только в результате загрязнения различными предприятиями или автомобилями. Даже мебель или отделочные материалы в вашей квартиры на самом деле могут быть источниками выброса в воздух различных вредных веществ. Сейчас очень часто производители могут нарушать всевозможные нормы и изготовлять мебель из некачественных дешевых материалов. В процессе эксплуатации изделия начинают менять свои свойства и выделять иногда даже ядовитые вещества.

Для того, чтобы обезопасить себя и своих близких вы можете обратиться в нашу лабораторию «ЭкоТестЭкспресс» и заказать химический анализ воздуха.

Химический анализ представляет собой комплекс различных исследований, который позволяет определить точный состав воздуха, количество содержащихся в нем веществ и примесей. Таким образом можно выявить как нарушения в балансе, так и вредные вещества, которые загрязняют воздух и вызывают различные заболевания.

Наши эксперты-экологи проведут все необходимые измерения и выдадут вам официальные результаты исследования. Также после получения результатов вы можете получить консультацию и понять, какие именно источники вызвали нарушение норм. Своевременное устранение проблемы может сберечь ваше здоровье и комфорт.

Документы, которые выдает наша лаборатория, являются не только официальными, но и имеют юридическую силу. В случае выявления нарушений такие документы могут быть предъявлены в суд в качестве доказательства.

Как найти молярную массу воздуха

Молярная масса – это масса одного моля вещества, то есть величина, показывающая, в каком количестве вещества содержится 6,022*10 (в степени 23) частиц (атомов, молекул, ионов). А если речь идет не о чистом веществе, а о смеси веществ? Например, о жизненно необходимом человеку воздухе, ведь он представляют собою смесь великого множества газов. Как вычислить его молярную массу?

Вам понадобится

• – точные лабораторные весы;
• – круглодонная колба со шлифом и краном;
• – вакуумный насос;
• – манометр с двумя кранами и соединительными шлангами;
• – термометр.

Инструкция

Прежде всего подумайте над допустимой погрешностью вычислений. Если вам не нужна высокая точность, ограничьтесь лишь тремя самыми «весомыми» компонентами: азотом, кислородом и аргоном, и возьмите «округленные» величины их концентраций. Если же необходим более точный результат, то используйте в расчетах еще и углекислый газ и можете обойтись без округления.

Предположим, что вас устроит первый вариант. Напишите молекулярные массы этих компонентов и их массовые концентрации в воздухе:

– азот (N2). Молекулярная масса 28, массовая концентрация 75,50%;
– кислород (О2). Молекулярная масса 32, массовая концентрация 23,15%;
– аргон (Ar). Молекулярная масса 40, массовая концентрация 1,29%.

Для облегчения расчетов, округлите величины концентраций:

– для азота – до 76%;
– для кислорода – до 23%;
– для аргона – до 1,3%.

Произведите несложное вычисление:

28* 0,76 + 32* 0,23 + 40*0, 013 = 29,16 граммов/моль.

Полученная величина очень близка к той, которая указана в справочниках: 28,98 граммов/моль. Расхождение объясняется округлением.

Можете определить молярную массу воздуха и с помощью несложного лабораторного опыта. Для этого измерьте массу колбы с находящимся в ней воздухом.

Запишите полученный результат. Потом, подсоединив шланг колбы к манометру, откройте кран и, включив насос, начните откачивать воздух из колбы.

Подождите некоторое время (чтобы воздух в колбе нагрелся до комнатной температуры), запишите показания манометра и термометра. Затем, закрыв кран на колбе, отсоедините ее шланг от манометра, и взвесьте колбу с новым (уменьшенным) количеством воздуха. Запишите результат.

Далее вам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона:

PVm = MRT.

Запишите его в несколько измененном виде:

∆PVm = ∆MRT, причем вам известны и изменение давления воздуха ∆P и изменение массы воздуха ∆M. Молярная масса воздуха m вычисляется элементарно: m = ∆MRT/∆PV.

Полезный совет

Уравнение Менделеева-Клапейрона описывает состояние идеального газа, которым воздух, конечно же, не является. Но при величинах давления и температуры, близких к нормальным, погрешности настолько незначительны, что ими можно пренебречь.

Моля́рная ма́сса — характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству. Численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой, выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой. Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности^[1].

Например, молярная масса кислорода как элемента г/моль, а в виде простого вещества, состоящего из молекул , г/моль.

Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов. Например, молярная масса воды есть

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol), но из-за того, что когда молярная масса выражена в г/моль, её численное значение совпадает с относительной молекулярной массой, исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.

Молярную массу в формулах обычно обозначают заглавной буквой .

Молярная масса некоторых веществ и смесей[править | править код]

Элемент, вещество или смесь	Молярная масса, г/моль
	14
	28
	40
	1
	2
	18
	4
Воздух	29
	16
	32
	12
	44
	32
	7
	20
	108
	96

Округлённые до целого числа молярные массы некоторых веществ и смесей приведены в таблице.

Средняя молярная масса[править | править код]

Средняя молярная масса смеси нескольких индивидуальных веществ с разными молярными массами может быть вычислена через мольные доли веществ в смеси как среднее арифметическое взвешенное мольных долей^[2]:

так как

Если состав вещества задан через массовые доли индивидуальных веществ, то средняя молярная масса определяется через среднее гармоническое взвешенное массовых долей^[2]:

Средняя молярная масса важна для смесей газов, так как входит в термодинамические уравнения состояния газовых смесей.

Например, молярная масса воздуха , в предположении, для простоты пренебрегаем другими газами, что он состоит на 23,2 масс. % (21 об. %) из кислорода, 75,4 масс. % (78 об. %) азота и 1,4 масс. % (1 об. %) аргона (молярные массы 32; 28 и 40 г/моль соответственно) даёт для средней молярной массы воздуха:

г/моль.

Более точный расчет средней молярной массы сухого воздуха дает 28,97 г/моль^[3].

Для высокомолекулярных веществ, состоящих из молекул с разной молярной массой, например, полимеров, иногда указывают среднюю молярную массу или диапазон молярных масс.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Глинка Н. Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов /Под ред. А. И. Ермакова. — 30-е изд., испр. — М.: ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС, 2005. — 728 с.: ил. — ISBN 5-89602-017-1.

В этой статье мы коснемся нескольких краеугольных понятий в химии, без которых совершенно невозможно
решение задач. Старайтесь понять смысл физических величин, чтобы усвоить эту тему.

Я постараюсь приводить как можно больше примеров по ходу этой статьи, в ходе изучения вы увидите множество примеров
по данной теме.

Относительная атомная масса – A_r

Представляет собой массу атома, выраженную в атомных единицах массы. Относительные атомные массы указаны в периодической
таблице Д.И. Менделеева. Так, один атом водорода имеет атомную массу = 1, кислород = 16, кальций = 40.

Относительная молекулярная масса – M_r

Относительная молекулярная масса складывается из суммы относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав вещества.
В качестве примера найдем относительные молекулярные массы кислорода, воды, перманганата калия и медного купороса:

M_r (O₂) = (2 × A_r(O)) = 2 × 16 = 32

M_r (H₂O) = (2 × A_r(H)) + A_r(O) = (2 × 1) + 16 = 18

M_r (KMnO₄) = A_r(K) + A_r(Mn) + (4 × A_r(O)) = 39 + 55 + (4 * 16) = 158

M_r (CuSO₄*5H₂O) = A_r(Cu) + A_r(S) + (4 × A_r(O)) + (5 × ((A_r(H) × 2) +
A_r(O))) = 64 + 32 + (4 × 16) + (5 × ((1 × 2) + 16)) = 160 + 5 * 18 = 250

Моль и число Авогадро

Моль – единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц
этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа ¹²C, т.е. 6 × 10²³.

Число Авогадро (постоянная Авогадро, N_A) – число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.

Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль – международная единица количества вещества, которая
показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества. Один моль любого вещества
содержит 6.02 × 10²³ атомов/молекул/ионов – вот самое важное, что сейчас нужно понять.

Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии
обозначается N, ν (по греч. читается “ню”).

Рассчитаем по формуле: ν = N/N_A количество вещества 3.01 × 10²³ молекул воды и 12.04 × 10²³ атомов углерода.

Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти
количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.

Молярная масса – M

Молярная масса – масса одного моля вещества, выражается в “г/моль” (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее
относительной молекулярной массой.

Рассчитаем молярные массы CaCO₃, HCl и N₂

M (CaCO₃) = A_r(Ca) + A_r(C) + (3 × A_r(O)) = 40 + 12 + (3 × 16) = 100 г/моль

M (HCl) = A_r(H) + A_r(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

M (N₂) = A_r(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль

Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали
молярные массы – массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.

Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 10²³ молекул),
молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 10²³ молекул N₂ весят 28 грамм, а такое же количество молекул
HCl – 36.5 грамм.

Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково – 6.02 × 10²³, в их состав входят разные атомы, поэтому и
массы получаются разные.

Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции.
Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N₂, 50 грамм CaCO₃, 109.5 грамм HCl. Их молярные
массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.

ν (CaCO₃) = m(CaCO₃) : M(CaCO₃) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль

ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль

Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать
количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.

Предположим нам дали 15.05 × 10²³ молекул азота, 3.01 × 10²³ молекул CaCO₃ и 18.06 × 10²³ молекул
HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать
моль и число Авогадро.

Теперь вы всесторонне посвящены в тему. Надеюсь, что вы поняли, как связаны молярная масса, число Авогадро и количество вещества.
Практика – лучший учитель. Найдите самостоятельно подобные значения для оставшихся CaCO₃ и HCl.

Молярный объем

Молярный объем – объем, занимаемый одним молем вещества. Примерно одинаков для всех газов при стандартной температуре
и давлении составляет 22.4 л/моль. Он обозначается как – V_M.

Подключим к нашей системе еще одно понятие. Предлагаю найти количество вещества, количество молекул и массу газа объемом
33.6 литра. Поскольку показательно молярного объема при н.у. – константа (22.4 л/моль), то совершенно неважно, какой газ мы
возьмем: хлор, азот или сероводород.

Запомните, что 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Итак, приступим к решению задачи. Поскольку какой-то газ
все же надо выбрать, выберем хлор – Cl₂.

Моль (количество вещества) – самое гибкое из всех понятий в химии. Количество вещества позволяет вам перейти и к
числу Авогадро, и к массе, и к объему. Если вы усвоили это, то главная задача данной статьи – выполнена 🙂

Относительная плотность и газы – D

Относительной плотностью газа называют отношение молярных масс (плотностей) двух газов. Она показывает, во сколько раз одно вещество
легче/тяжелее другого. D = M (1 вещества) / M (2 вещества).

В задачах бывает дано неизвестное вещество, однако известна его плотность по водороду, азоту, кислороду или
воздуху. Для того чтобы найти молярную массу вещества, следует умножить значение плотности на молярную массу
газа, по которому дана плотность.

Запомните, что молярная масса воздуха = 29 г/моль. Лучше объяснить, что такое плотность и с чем ее едят на примере.
Нам нужно найти молярную массу неизвестного вещества, плотность которого по воздуху 2.5

Предлагаю самостоятельно решить следующую задачку (ниже вы найдете решение): “Плотность неизвестного вещества по
кислороду 3.5, найдите молярную массу неизвестного вещества”

Относительная плотность и водный раствор – ρ

Пишу об этом из-за исключительной важности в решении
сложных задач, высокого уровня, где особенно часто упоминается плотность. Обозначается греческой буквой ρ.

Плотность является отражением зависимости массы от вещества, равна отношению массы вещества к единице его объема. Единицы
измерения плотности: г/мл, г/см³, кг/м³ и т.д.

Для примера решим задачку. Объем серной кислоты составляет 200 мл, плотность 1.34 г/мл. Найдите массу раствора. Чтобы не
запутаться в единицах измерения поступайте с ними как с самыми обычными числами: сокращайте при делении и умножении – так
вы точно не запутаетесь.

Иногда перед вами может стоять обратная задача, когда известна масса раствора, плотность и вы должны найти объем. Опять-таки,
если вы будете следовать моему правилу и относится к обозначенным условным единицам “как к числам”, то не запутаетесь.

В ходе ваших действий “грамм” и “грамм” должны сократиться, а значит, в таком случае мы будем делить массу на плотность. В противном случае
вы бы получили граммы в квадрате 🙂

К примеру, даны масса раствора HCl – 150 грамм и плотность 1.76 г/мл. Нужно найти объем раствора.

Массовая доля – ω

Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Важно заметить, что в понятие раствора входит
как растворитель, так и само растворенное вещество.

Массовая доля вычисляется по формуле ω (вещества) = m (вещества) / m (раствора). Полученное число будет показывать массовую долю
в долях от единицы, если хотите получить в процентах – его нужно умножить на 100%. Продемонстрирую это на примере.

Решим несколько иную задачу и найдем массу чистой уксусной кислоты в широко известной уксусной эссенции.