Молярный объем двух разных газов

[Gepidium]

Здраствуйте. В вопроснике по общей химии озадачил меня один вопрос:

Цитата:

Какой из газов имеет при нормальных условиях больший молярный объем: водород или аммиак?

Я сначала подумала, что это подкол такой, поэтому сверилась с учебником. Да, согласно следствию из закона Авогадро один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает одинаковый объем, равный $V_m=22,41\text{л}$. Это стандартный молярный объем идеального газа.
А потом решила заглянуть в таблицу в
конце учебника. И вот, что я обнаружила:
(эти значения при н.у.)

Цитата:

$V_m (\mathrm{H_2})=22,43\dfrac{\text{л}} {\text{моль}}$

$V_m (\mathrm{NH_3})=22,08\dfrac{\text{л}}{\text{моль}}$

Это как? В чем тут фишка?
Правда, цепляет слово "идеальный".
Но что мешает считать молекулы как аммиака, так и водорода упругими молекулами идеального газа? Не очень понимаю.

[Dedekind]

Gepidium
А какие приближения используются в модели идеального газа?

[Mihr]

Не думаю, что уравнения состояния реальных газов - школьная тема. Считайте оба газа идеальными. И значения молярных объёмов считайте одинаковыми.
Полагаю, что исчерпывающим ответом был бы такой: "В рамках модели идеального газа объёмы обоих газов одинаковы. Об объёмах реальных газах можно узнать из справочника."

[sergey zhukov]

Gepidium
Делаем, стало быть, вывод, что настоящие газы не совсем идеальные. Это, в общем, вполне ожидаемо. Идеальный газ - это упрощенная модель реальных газов.

[Gepidium]

Dedekind в сообщении #1651626 писал(а):

А какие приближения используются в модели идеального газа?

Опять же из учебника:

Цитата:

Рассматривая газ как идеальный, мы пренебрегаем размерами его молекул и силами межмолекулярного взаимодействия

.
Я так понимаю, что молекулы идеального газа практически не имеют размеров и отталкиваются друг от друга как упругие шары.

[sergey zhukov]

Gepidium в сообщении #1651624 писал(а):

Но что мешает считать молекулы как аммиака, так и водорода упругими молекулами идеального газа?

А что позволяет делать такое упрощение? Молекула реального газа - это сложная штука из нескольких атомов. Она не сферически симметричная, поляризованная, взаимодействует с другими молекулами. А молекула идеального газа - это попросту материальная точка.

[Dedekind]

Gepidium в сообщении #1651633 писал(а):

Я так понимаю, что молекулы идеального газа практически не имеют размеров и отталкиваются друг от друга как упругие шары.

Только не "практически", а вообще не имеют в рамках модели. Соответственно, и отталкиваться друг от друга никак не могут, раз у них нет размеров. То есть, просто пролетают "насквозь", никак не взаимодействуя, как и написано в учебнике.
А так да, правильно. Теперь, как сказал sergey zhukov, из этого можно сделать вывод, что для реальных газов эти предположения не совсем справедливы.

[Gepidium]

Dedekind в сообщении #1651642 писал(а):

Соответственно, и отталкиваться друг от друга никак не могут, раз у них нет размеров. То есть, просто пролетают "насквозь", никак не взаимодействуя, как и написано в учебнике.

Dedekind
Нет, не так, в учебнике как раз написано (и сейчас сверилась с Википедией):

Цитата:

1. Размеры молекул пренебрежимо малы по сравнению со средним расстоянием между ними, так что суммарный объём, занимаемый молекулами, много меньше объёма сосуда.
2. Импульс передаётся только при соударениях, то есть силы притяжения между молекулами не учитываются, а силы отталкивания возникают только при соударениях.
3. Соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги.

Я же уже писала, что молекулы идеального газа ведут себя как упругие шарики.
Спасибо всем за участие, но как ответить на вопрос темы?

[sergey zhukov]

Gepidium
Ответить, что имеют равные объемы, если их (газы) считать идеальными.

[Gagarin1968]

Gepidium в сообщении #1651657 писал(а):

как ответить на вопрос темы?

Наверное, так.
У Вас же в условии нигде не оговаривается, что газ идеальный. Поэтому, исходя из Вашего допущения,

Gepidium в сообщении #1651633 писал(а):

Рассматривая газ как идеальный, мы пренебрегаем размерами его молекул и силами межмолекулярного взаимодействия

понятно, что притяжение между сильно полярными молекулами аммиака будет больше, чем между совсем неполярными молекулами водорода.
Значит, для аммиака отклонение от теоретического значения молярного объёма будет бОльшим при нормальных условиях, поскольку при обычном давлении среднее расстояние между молекулами намного больше собственных размеров молекул.
А раз так, то и молярный объём реального аммиака будет меньше молярного объёма реального водорода.
Так и ответьте.

[Gepidium]

Gagarin1968 в сообщении #1651667 писал(а):

понятно, что притяжение между сильно полярными молекулами аммиака будет больше, чем между совсем неполярными молекулами водорода.

Gagarin1968
Спасибо за ответ.
Осталась небольшая непонятка. Почему вы в целом нейтральную молекулу аммиака называете сильно полярной?

[Gagarin1968]

Gepidium в сообщении #1651868 писал(а):

Почему вы в целом нейтральную молекулу аммиака называете сильно полярной?

Gepidium
А Вы взгляните на структуру молекулы аммиака.
Молекула $\mathrm{NH_3}$ имеет форму тетраэдра, в одной из вершин которого находится атом азота, а атомы водорода — в трёх других.
Общие электронные пары в молекуле смещены к более электроотрицательному атому азота. Он заряжен отрицательно, а атомы водорода — положительно. А значит, вся молекула аммиака полярна, то бишь является диполем.
А вот двухатомная молекула водорода как раз нейтральна.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1651638 писал(а):

Молекула реального газа - это сложная штука из нескольких атомов. Она не сферически симметричная, поляризованная, взаимодействует с другими молекулами.

Она к тому же ещё совершает некие колебания. А молекула аммиака сложнее, чем молекула водорода. И степеней свободы у этой молекулы будет больше. Поэтому часть энергии молекулы будет тратится на эти колебания.

-- Вт авг 27, 2024 12:31:04 --

мат-ламер в сообщении #1651909 писал(а):

Она к тому же ещё совершает некие колебания. А молекула аммиака сложнее, чем молекула водорода. И степеней свободы у этой молекулы будет больше. Поэтому часть энергии молекулы будет тратится на эти колебания.

Если исходить из таких соображений (имея в виду также сказанное раннее на счёт взаимного притяжения молекул), то газы с большими сложными молекулами должны иметь меньший молярный объём, а газы с простыми маленькими молекулами должны иметь больший молярный объём. И действительно тут пишут :

Цитата:

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».

[Mihr]

мат-ламер в сообщении #1651909 писал(а):

Она к тому же ещё совершает некие колебания. А молекула аммиака сложнее, чем молекула водорода. И степеней свободы у этой молекулы будет больше.

Степеней свободы, которые нужно учитывать при подсчёте средней энергии молекулы, у аммиака действительно больше, чем у водорода. Но не за счёт возможных колебаний атомов в молекулах, а лишь за счёт того, что молекула водорода - двухатомная, а аммиака - многоатомная. Колебательные степени свободы и той и другой молекулы при обычных температурах "заморожены". Непонятно при этом:
1) какое это имеет отношение к взаимному притяжению молекул?
2) зачем об этом вообще говорить в данной теме, если само понятие числа степеней свободы молекулы - явно за пределами школьной программы, да и ТС спрашивала совершенно о другом?

[мат-ламер]

Gepidium в сообщении #1651624 писал(а):

В вопроснике по общей химии озадачил меня один вопрос:

Mihr в сообщении #1651918 писал(а):

зачем об этом вообще говорить в данной теме, если само понятие числа степеней свободы молекулы - явно за пределами школьной программы

А почему мы вообще должны ограничиваться школьной программой? "Общая химия" - предмет ВУЗовский.

Mihr в сообщении #1651918 писал(а):

у аммиака действительно больше, чем у водорода. Но не за счёт возможных колебаний атомов в молекулах,

Вопроса относительно "за счёт чего больше" я в своём посту не касался.

Mihr в сообщении #1651918 писал(а):

какое это имеет отношение к взаимному притяжению молекул?

Никакого. Но я и не писал, что имеет отношение. Это просто некий дополнительный фактор.