Однакові об 'єми різних газів за одних і тих самих умов містять однакове число молекул.

Отже, маси однакових об'ємів двох різних газів m₁і m₂відносяться між собою як молекулярні або молярні маси цих газів, тобто

m1/m2 = Мr1/Мr2 = М1/М2,

(1.6)

де М_r1 і М_r2, М₁ і М₂,– відповідно відносні молекулярні і молярні маси двох газів.

Відношення m₁/m₂показує, у скільки разів один газ важчий за інший за одних і тих самих умов. Це відношення називають відносною густиною першого газу за другим і позначають літерою D:

D = Мr1/Мr2

(1.7)

звідки M_rl = DM_r2.

Молекулярна маса газу дорівнює добутку його густини відносно іншого газу на молекулярну масу цього газу.

Густини різних газів часто визначають відносно водню як найлегшого з газів. Тоді молекулярну масу досліджуваного газу можна обчислити за формулою:

Мr = 2 DH2,

(1.8)

де D_H2 – густина досліджуваного газу за воднем; 2 – молекулярна маса водню.

Молекулярну масу газу обчислюють також за його густиною за киснем (М_r = 32) або за повітрям (середня молекулярна маса повітря М_rпов = 29):

Мr = 32 DО2,	(1.9)
Mr=29Dпов	(1.10)

Вимірювання об'ємів різних газів дало змогу встановити, що один моль будь-якого газу за нормальних умов займає в середньому об'єм 22,4 л або 0,0224 м³/моль. Цей об'єм називають молярним об'ємом газу.

Молярну масу речовини, а отже, і відносну молекулярну масу можна визначити, користуючись поняттям про молярний об'єм речовини в газуватому стані. Для цього достатньо знати об'єм V₀ даної маси газу mза нормальних умов і обчислити масу 22,4 л цього газу.

Якщо об'єм газу виміряно за умов, що відрізняються від нормальних, то для приведення його до нормальних умов використовують універсальне рівняння стану газу, яке об'єднує закони Бойня-Маріотта і Гей-Люссака:

PV/T = P0V0/T0,

(1.11)

де V – об'єм газу за тиску Рі температури Т; V ₀ – об'єм газу за нормальних умов (Т₀ = 273 К; P₀ = 101 325 Па).

Молярну масу можна також обчислити за рівнянням Клапейрона-Менделєєва, якевиводять з універсального рівняння стану газу:

PV = m/M•RT,

(1.12)

де Р– тиск газу, Па; V – об'єм газу, м³; m – маса речовини, г; М– молярна маса речовини, г/моль; Т – абсолютна температура, К; R– універсальна газова стала, що дорівнює 8,31 Дж/(моль∙К).

Значення R змінюється залежно від одиниць вимірювання тиску та об'єму: R = 62 360 мм рт. ст. ∙ мл,/(моль ∙ К), якщо тиск виміряно в міліметрах ртутного стовпа, а об'єм – у мілілітрах; R=0,082 атм ∙ л/(моль ∙ К), якщо тиск виміряно в атмосферах, а об'єм – у літрах.

Значення молекулярних мас, визначені цими способами, не зовсім точні, оскільки застосовані для обчислень газові закони і рівняння справедливі лише для дуже розріджених або ідеальних газів. Точніші обчислення роблять на підставі аналізу речовин.

Еквівалентом елемента називають таку його кількість, яка сполучається і одним молем атомів Гідрогену або заміщує таку саму кількість атомів Гідрогену в хімічних реакціях.

Масу одного еквівалента елемента називають молярною масою еквівалента.

Наприклад, у сполуках HF, H₂О, NH₃ еквіваленти Флуору, Оксигену та Нітрогену дорівнюють І; 1/2; 1/3 моль, а молярні маси їхніх еквівалентів відповідно 18,99; 8; 4,67 г/моль.

Еквівалентом складної речовини називають таку її кількість, яка взаємодіє без залишку з одним еквівалентом Гідрогену або з одним еквівалентом. будь - якої іншої речовини.

Зрозуміло, що в хімічних реакціях різні індивідуальні речовини беруть участь у строго еквівалентних кількостях. У цьому і полягає закон еквівалентів: хімічні елементи сполучаються один з одним, а речовини реагують між собою у кількостях, пропорційних їхнім еквівалентам.

 

,	(1.13)
	(1.14)

Щоб визначити еквівалент елемента, не обов'язково мати його сполуку з Гідрогеном. Еквівалент елемента можна обчислити за складом сполуки цього елемента з будь-яким іншим елементом, еквівалент якого відомий (так званий прямий метод ). Нехай у mг сполуки АВміститься m₁г елемента А,а еквівалент елемента В дорівнює Е_B. Тоді еквівалент елемента Аможна обчислити за пропорцією

Е_А — m₁

Е_B — (m-m₁), звідки

ЕА = ЕB• m1/(m-m1),

(1.15)

де ( m-m₁ ) — вміст елемента В у сполуці АВ.

Для визначення еквівалента застосовують також метод витіснення. За цим методом, як правило, обчислення ведуть за воднем. Беруть до уваги масу металу, що витісняє водень з води, кислоти або лугу, і масу витісненого водню:

E= m1/m,

(1.16)

де m₁—- маса металу, г; m— маса витісненого водню, г.

Якщо один елемент утворює з іншим не одну, а кілька сполук, то його еквівалент не є сталою величиною. Проте в усіх цих випадках різні еквіваленти одного й того самого елемента відносяться один до одного як невеликі цілі числа. Як для елементів, так і для хімічних сполук характерні кілька різних еквівалентів та молярних мас еквівалентів. Наприклад, сульфатна кислота з гідроксидом калію може взаємодіяти з утворенням кислої або середньої солі:

H₂S0₄ + КОН = KHS0₄ + H₂0;

H₂S0₄ + 2KOH = K₂S0₄ + 2Н₂0.

У першому випадку молярна маса еквівалента сульфатної кислоти дорівнює 98 г/моль, оскільки в реакцію вступає така її кількість, яка відповідає одному молю атомів Гідрогену, у другому – молярна маса еквівалента H₂S0₄ дорівнює 49 г/моль, оскільки маса сульфатної кислоти, що реагує з гідроксидом калію, відповідає двом молям атомів Гідрогену.

Молярні маси еквівалентів елементів зв'язані з їхніми атомними масами та валентністю формулою:

А= Мекв•B,

(1.17)

де А– атомна маса елемента; М_екв – молярна маса еквівалента; B – валентність елемента.

Атомні маси елементів завжди сталі, а молярні маси їхніх еквівалентів залишаються сталими тільки в тих елементів, які мають сталу валентність.

Лабораторна робота № 1