En química y campos relacionados, el volumen molar , símbolo V m , [1] ode una sustancia es el volumen ocupado dividido por la cantidad de sustancia a una temperatura y presión determinadas . Es igual a la masa molar ( M ) dividida por la densidad de masa ( ρ ):
Tiene la unidad SI de metros cúbicos por mol (m 3 / mol), [1] aunque normalmente es más práctico usar las unidades de decímetros cúbicos por mol (dm 3 / mol) para gases y centímetros cúbicos por mol (cm 3 / mol) para líquidos y sólidos .
Definición
El volumen molar de una sustancia se define como su masa molar dividida por su densidad:
- .
Para una mezcla ideal que contiene N componentes, el volumen molar es la suma ponderada de los volúmenes molares de sus componentes individuales. Para una mezcla real, el volumen molar no se puede calcular sin conocer la densidad:
- .
Hay muchas mezclas líquido-líquido, por ejemplo, la mezcla de etanol puro y agua pura , que pueden experimentar contracción o expansión al mezclarse. Este efecto se llama "exceso de volumen".
Gases ideales
Para los gases ideales , el volumen molar viene dado por la ecuación del gas ideal ; esta es una buena aproximación para muchos gases comunes a temperatura y presión estándar . La ecuación del gas ideal se puede reorganizar para dar una expresión para el volumen molar de un gas ideal:
Por lo tanto, para una temperatura y presión dadas, el volumen molar es el mismo para todos los gases ideales y se basa en la constante de gas : R =8.314 462 618 153 24 m 3 ⋅Pa⋅K -1 ⋅mol -1 , o alrededor8,205 736 608 095 96 × 10 −5 m 3 ⋅atm⋅K −1 ⋅mol −1 .
El volumen molar de un gas ideal a 100 kPa (1 bar ) es
- 0.022 710 954 641 485 ... m 3 / mol a 0 ° C,
- 0,024 789 570 296 023 ... m 3 / mol a 25 ° C.
El volumen molar de un gas ideal a 1 atmósfera de presión es
- 0,022 413 969 545 014 ... m 3 / mol a 0 ° C,
- 0,024 465 403 697 038 ... m 3 / mol a 25 ° C.
Sólidos cristalinos
Para los sólidos cristalinos , el volumen molar se puede medir por cristalografía de rayos X . El volumen de la celda unitaria ( celda V ) se puede calcular a partir de los parámetros de la celda unitaria , cuya determinación es el primer paso en un experimento de cristalografía de rayos X (el cálculo lo realiza automáticamente el software de determinación de la estructura). Esto está relacionado con el volumen molar por
donde N A es la constante de Avogadro y Z es el número de unidades de fórmula en la celda unitaria. El resultado normalmente se informa como la "densidad cristalográfica".
Volumen molar de silicio
El silicio se fabrica de forma rutinaria para la industria electrónica, y la medición del volumen molar del silicio, tanto por cristalografía de rayos X como por la relación entre masa molar y densidad de masa, ha atraído mucha atención desde el trabajo pionero en NIST de Deslattes et al. . (1974). [2] El interés surge de que las mediciones precisas del volumen de la celda unitaria, el peso atómico y la densidad de masa de un sólido cristalino puro proporcionan una determinación directa de la constante de Avogadro. [3]
El valor recomendado por CODATA para el volumen molar de silicio es 1.205 883 199 (60) × 10 -5 m 3 ⋅mol -1 , con una incertidumbre estándar relativa de4,9 × 10 −8 . [4]
Ver también
Referencias
- ^ a b Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (1993). Cantidades, unidades y símbolos en química física , 2ª edición, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8 . pag. 41. Versión electrónica.
- ^ Deslattes, RD; Henins, A .; Bowman, HA; Schoonover, RM; Carroll, CL; Barnes, IL; Machlan, LA; Moore, LJ; Shields, WR (1974). "Determinación de la constante de Avogadro". Phys. Rev. Lett. 33 (8): 463–66. Código Bibliográfico : 1974PhRvL..33..463D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.33.463 .
- ^ Mohr, Peter J .; Taylor, Barry N. (1999). "Valores recomendados por CODATA de las constantes físicas fundamentales: 1998" (PDF) . Revista de datos de referencia físicos y químicos . 28 (6): 1713–1852. Código Bibliográfico : 1999JPCRD..28.1713M . doi : 10.1063 / 1.556049 . Archivado desde el original (PDF) el 1 de octubre de 2017.
- ^ "Valor CODATA 2018: volumen molar de silicio" . La referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . 20 de mayo de 2019 . Consultado el 23 de junio de 2019 .
enlaces externos
- Mesa interactiva de volúmenes molares