Volume molaire - Molar volume

En chimie et domaines apparentés, le volume molaire , symbole V m , ou d'une substance est le volume occupé par une mole de celle-ci à une température et une pression données . Elle est égale à la masse molaire ( M ) divisée par la masse volumique ( ρ ) :

Il a l' unité SI de mètres cubes par mole (m 3 /mol), bien qu'il soit généralement plus pratique d'utiliser les unités décimètres cubes par mole (dm 3 /mol) pour les gaz , et les centimètres cubes par mole (cm 3 /mol ) pour les liquides et les solides .

Définition

Changement de volume avec l'augmentation de la fraction d'éthanol.

Le volume molaire d'une substance i est défini comme sa masse molaire divisée par sa densité ρ i 0 :

.

Pour un mélange idéal contenant N composants, le volume molaire du mélange est la somme pondérée des volumes molaires de ses composants individuels. Pour un vrai mélange le volume molaire ne peut pas être calculé sans connaître la densité :

.

Il existe de nombreux mélanges liquide-liquide, par exemple le mélange d' éthanol pur et d' eau pure , qui peuvent subir une contraction ou une expansion lors du mélange. Cet effet est représenté par la quantité en excès de volume du mélange, un exemple de propriété en excès .

Rapport au volume spécifique

Le volume molaire est lié au volume spécifique par le produit de masse molaire . Cela découle d'en haut où le volume spécifique est l' inverse de la densité d'une substance :

.

Gaz parfaits

Pour les gaz parfaits , le volume molaire est donné par l' équation des gaz parfaits ; c'est une bonne approximation pour de nombreux gaz courants à température et pression standard . L'équation des gaz parfaits peut être réarrangée pour donner une expression pour le volume molaire d'un gaz parfait :

Ainsi, pour une température et une pression données, le volume molaire est le même pour tous les gaz parfaits et est basé sur la constante des gaz : R  =8,314 462 618 153 24  m 3 ⋅Pa⋅K −1 ⋅mol −1 , soit environ8,205 736 608 095 96 × 10 −5  m 3 atm⋅K −1 mol −1 .

Le volume molaire d'un gaz parfait à 100  kPa (1  bar ) est

0,022 710 954 641 485 ... m 3 /mol à 0 °C,
0,024 789 570 296 023 ... m 3 /mol à 25 °C.

Le volume molaire d'un gaz parfait à 1 atmosphère de pression est

0,022 413 969 545 014 ... m 3 /mol à 0 °C,
0,024 465 403 697 038 ... m 3 /mol à 25 °C.

Solides cristallins

Pour des solides cristallins , le volume molaire peut être mesurée par cristallographie aux rayons X . Le volume de maille unitaire ( cellule V ) peut être calculé à partir des paramètres de maille unitaire , dont la détermination est la première étape d'une expérience de cristallographie aux rayons X (le calcul est effectué automatiquement par le logiciel de détermination de structure). Ceci est lié au volume molaire par

N A est la constante d'Avogadro et Z est le nombre d'unités de formule dans la cellule unitaire. Le résultat est normalement rapporté comme la "densité cristallographique".

Volume molaire de silicium

Le silicium est couramment utilisé pour l'industrie électronique, et la mesure du volume molaire du silicium, à la fois par cristallographie aux rayons X et par le rapport masse molaire/densité massique, a attiré beaucoup d'attention depuis les travaux pionniers du NIST en 1974). L'intérêt réside dans le fait que des mesures précises du volume cellulaire unitaire, du poids atomique et de la masse volumique d'un solide cristallin pur fournissent une détermination directe de la constante d'Avogadro.

La valeur recommandée par CODATA pour le volume molaire de silicium est 1,205 883 199 (60) × 10 −5  m 3 ⋅mol −1 , avec une incertitude-type relative de4,9 × 10 -8 .

Voir également

Les références

Liens externes