Molair volume

Van volume naar mol

Voor gassen is de hoeveelheid stof n, uitgedrukt in aantal mol, evenredig met het volume V van het betreffende gas. De evenredigheidsconstante is gelijk aan de reciproke waarde van het molaire volume Vm bij die temperatuur en druk:

Het volume van 1 mol gas is in getalwaarde gelijk aan Vm.
 
Vm  heeft de eenheid m3 mol-1 en is dus zelf geen volume. Het is de omrekeningsfactor om de eenheid mol te koppelen aan de eenheid m3.
Of: om de grootheid hoeveelheid stof te koppelen aan de grootheid volume.
In de praktijk werken we meestal met de volume-eenheid L.
 
Een mol van een gasvormige stof is die hoeveelheid stof die een volume heeft van Vm m3.

 

 

Wet van Avogadro:

Bij eenzelfde p en T bevatten gelijke volumes van verschillende gassen evenveel moleculen en dus een gelijk aantal mol.
 
De wet van Avogadro, gecombineerd met de formule n = V/Vm levert als belangrijke conclusie dat de waarde van Vm voor alle gassen gelijk is!
 
Bij 273 K en 1 bar is Vm van elk gas 22,4 L/mol.
Bij een andere temperatuur en druk is het molair volume Vm anders, maar wel weer voor alle gassen gelijk. Zie BINAS tabel 7.
De waarde van Vm bij een willekeurige temperatuur en druk kan m.b.v. de algemene gaswet worden berekend.
 
De algemene gaswet
Het volume V van een gas is afhankelijk van de druk p en de temperatuur T en uiteraard ook van de hoeveelheid gas n. Kwalitatief is de invloed van deze factoren op het volume V makkelijk te begrijpen. Voor het bepalen van kwantitatieve verbanden zijn proeven nodig.
 
Al vanaf de 17e eeuw zijn de wetmatigheden tussen het volume V van een gas en de
variabelen p, T en n onderzocht. Deze wetten (Boyle, Gay-Lussac) zijn uiteindelijk samengevloeid tot de algemene gaswet, die meestal als volgt wordt geschreven:
 

of:

De constante R heet de gasconstante.
De grootte van R is afgeleid uit metingen. Voor n = 0,1 mol, p = 1 bar, T = 273 K is het volume V 2,270 L.
Daaruit volgt R = 0,083 bar L K-1 mol-1.
 
In BINAS tabel 38A staat R als volgt vermeld: 8,3143 J mol-1 K-1. Daar zijn namelijk de officiƫle SI-eenheden gebruikt. In plaats van de bar dus de pascal Pa; 1 bar = 105 Pa. In plaats van de liter de m3; 1 L = 10-3 m3.

Omdat 1 Pa = 1 N m-2 resulteert het product van druk (N m-2) en volume (m3) in N m = J.

 

 

Molair volume en dichtheid

Als voor een bepaalde temperatuur en druk het molair volume voor gassen bekend is, kun je makkelijk de dichtheid van een gas uitrekenen. Immers: 1 mol gas = M gram, 1 mol gas = Vm liter, en de dichtheid r is massa per volume:

Wanneer we, bij dezelfde p en T, dichtheden van gassen met elkaar willen vergelijken (welk gas is zwaarder?), dan hoeven we alleen maar naar de molecuulmassa's te kijken. De dichtheid van een gas is immers recht evenredig met M terwijl Vm constant is.