Valaki segítene a megoldásban? Melyik nagyobb térfogatú: 1,0 kg hélium- vagy 0,5 kg hidrogéngáz azonos körülmények között? Mekkora a tömege 4,00 cm³ standardállapotú hidrogéngáznak?

1.

Azonos hőmérsékleten és nyomáson az ideális gáz törvénye szerint V ∝ n, vagyis a térfogat arányos az anyagmennyiséggel (Avogadro-törvény). Az anyagmennyiség n = m/M, ahol m a tömeg, M a moláris tömeg.

He: MHe ≈ 4,00 g/mol → nHe = 1000 g / 4,00 g/mol = 250 mol

H2: MH2 ≈ 2,00 g/mol → nH2 = 500 g / 2,00 g/mol = 250 mol

Következtetés: ugyanannyi mólnyi gáz, tehát azonos körülmények között a térfogatuk megegyezik.

Megjegyzés: ha a pontos moláris tömegekkel számolsz (He: 4,0026 g/mol; H2: 2,01588 g/mol), akkor nHe ≈ 249,8 mol, nH2 ≈ 247,0 mol, tehát a héliumé kb. 1%‑kal nagyobb térfogatot adna. A legtöbb iskolai feladatnál a kerekített 4,00 és 2,00 értékeket használjuk, ekkor a két térfogat egyenlő.

2.

4,00 cm³ hidrogén tömege standard állapotban

Standard állapotban (0 °C, 1 atm) a moláris térfogat Vm ≈ 22,414 L/mol (iskolai közelítés: 22,4 L/mol).

Használhatod közvetlenül a sűrűségképletet: ρ = M/Vm, így m = ρ·V = (M/Vm)·V.

M(H2) ≈ 2,016 g/mol

Vm ≈ 22,414 L/mol

V = 4,00 cm³ = 4,00 mL = 0,00400 L

m = (2,016 g/mol / 22,414 L/mol) · 0,00400 L ≈ 3,60×10^-4 g = 0,360 mg

Ha 22,4 L/mol-lal számolsz, kb. 0,357 mg adódik. A különbség a kerekítésekből és a választott standard definícióból (1 atm vs. 1 bar) fakad.