R trong hóa học là gì

. Cái sau là một phương trình toán học liên quan đến bốn biến xác định hoàn toàn trạng thái của một loại khí lý tưởng, đó là áp suất , thể tích , nhiệt độ và số mol . Hơn nữa, định luật này là sự kết hợp của tất cả các định luật khí, bao gồm định luật Boyle, cả hai dạng của định luật Charles và Gay-Lussac , và định luật Avogadro.

Trong số nhiều ứng dụng của nó, hằng số khí cho phép người ta tính giá trị cụ thể của P, V, chứ không phải T đối với một loại khí đối với bất kỳ sự kết hợp nào của ba biến còn lại, mà không cần biết trạng thái của khí trước đó là gì, hoặc như thế nào. gas come to be.khí đến trạng thái hiện tại của nó.

R, ngoài việc nhận được tên “hằng số khí”, còn được gọi là hằng số khí phổ quát, hằng số khí lý tưởng và hằng số khí mol, cái sau do đơn vị của nó.

Mặc dù được gọi là hằng số “khí”, xuất phát từ các thí nghiệm dẫn đến khám phá ban đầu của nó, hằng số R trên thực tế là một trong những hằng số cơ bản của tự nhiên và có tầm quan trọng lớn cả trong hóa học cũng như trong vật lý. Vì lý do này, nó liên tục xuất hiện trong nhiều định luật và phương trình, về nguyên tắc, không liên quan gì đến chất khí.

Đơn vị và giá trị của R

Giống như bất kỳ hằng số tỷ lệ nào có thứ nguyên, giá trị của hằng số chất khí phụ thuộc vào đơn vị biểu thị nó. Điều này cũng đúng với hầu hết các hằng số khác trong khoa học, vì bất kỳ đại lượng vật lý nào luôn có thể được biểu thị bằng các đơn vị khác nhau, nếu thuận tiện.

Nói chung, kích thước của hằng số R được thể hiện theo hai cách khác nhau trong hầu hết các ứng dụng của nó:

Đó là, đơn vị năng lượng chia cho số mol và đơn vị nhiệt độ tuyệt đối, hoặc:

Tức là đơn vị áp suất nhân với đơn vị thể tích, chia cho số mol và đơn vị nhiệt độ tuyệt đối.

Điều đó đang được nói, bảng sau đây trình bày các giá trị của R trong các đơn vị được các nhà hóa học sử dụng thường xuyên nhất, cũng như bối cảnh trong đó mỗi giá trị được sử dụng:

Giá trị R trong các đơn vị khác nhau sử dụng phổ biến R= 0,08206 atm.L.mol -1 K -1 Tính toán với phương trình khí lý tưởng và tính toán áp suất thẩm thấu. R= 0,08314 thanh.L. nốt ruồi -1 K -1 Tính toán với phương trình khí lý tưởng sử dụng áp suất tính bằng bar. R=62,3637 Torr.L. nốt ruồi -1 K -1 Tính toán với phương trình khí lý tưởng sử dụng áp suất tính bằng Torr hoặc mmHg. R= 8,314 J. mol -1 K -1 Tính toán nhiệt động lực học, bao gồm cả việc sử dụng phương trình Nernst. R= 1,987 calo.mol -1 K -1 Tính toán nhiệt động lực học, không bao gồm việc sử dụng phương trình Nernst. R= 8,314 kg.m 2 .s -2 .mol ​​-1 K -1 Tính toán vận tốc bình phương trung bình gốc và tính toán định luật khí lý tưởng bằng hệ thống MKS.

Có các giá trị khác khi sử dụng các đơn vị đo lường hoặc đơn vị kỹ thuật của đế quốc, nhưng những giá trị này áp dụng nhiều hơn cho kỹ thuật hơn là hóa học.

Định luật khí lý tưởng

Như đã đề cập ở trên, hằng số khí đầu tiên xuất hiện dưới dạng hằng số tỷ lệ trong định luật khí lý tưởng . Định luật này được đưa ra bởi biểu thức toán học sau:

Trong phương trình này, P đại diện cho áp suất, V thể tích, n số mol và T nhiệt độ tuyệt đối. Tùy thuộc vào đơn vị được sử dụng cho P, V, T và n, phải sử dụng giá trị chính xác của R. Nếu không, cần phải thực hiện chuyển đổi đơn vị trước khi thực hiện phép tính.

Sử dụng mô hình động học của chất khí, có thể thu được một mối quan hệ rất thú vị giữa hằng số chất khí và vận tốc bình phương trung bình gốc, hay động năng trung bình của các phân tử chất khí. Mô hình này coi chất khí là một loạt các quả cầu cứng có khối lượng xác định rõ, nhưng có kích thước không đáng kể và chỉ tương tác với nhau và với thành bình chứa thông qua các va chạm đàn hồi (như các quả bóng bi-a). Sử dụng các điều kiện này, một chút vật lý và một chút thống kê, có thể đạt được mối quan hệ sau:

trong đó M là khối lượng mol của khí, T là nhiệt độ, và là vận tốc bình phương trung bình gốc. Vì khối lượng mol M=m/n và (1/2).m. bằng động năng trung bình của các phân tử khí, R có thể xem như tỷ số giữa động năng trung bình của một mol phân tử khí với nhiệt độ. Nói cách khác, R là hằng số tỷ lệ cho phép xác định nhiệt độ tuyệt đối dưới dạng kích động nhiệt của các nguyên tử và phân tử.

Phương trình Nernst và hằng số khí

Phương trình Nernst là một phương trình nhiệt động cho phép xác định suất điện động (E) của pin điện hóa trong điều kiện không chuẩn từ điện thế của tế bào trong điều kiện tiêu chuẩn (Eº), nhiệt độ và nồng độ của các loại hóa chất liên quan trong một pin điện hóa, phản ứng oxi hóa khử. Phương trình như sau:

Trong phương trình này, E và Eº lần lượt là điện thế tế bào trong điều kiện tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, T là nhiệt độ tuyệt đối, n là số mol electron trao đổi trên mỗi mol phản ứng, F là hằng số Faraday và Q là tốc độ phản ứng thương số. Cái sau tương ứng với tích của nồng độ của các sản phẩm phản ứng được nâng lên hệ số cân bằng hóa học tương ứng của chúng chia cho tích của nồng độ của các chất phản ứng được nâng lên hệ số cân bằng hóa học tương ứng của chúng.

Khi sử dụng phương trình này, R phải được tính bằng Jouls.K -1 mol -1 sao cho kết quả của số hạng thứ hai ở vế phải của là tính bằng vôn, và do đó có thể được trừ đi với điện thế tiêu chuẩn của tế bào.

Hằng số khí và hằng số Boltzmann

Hằng số Boltzmann là một hằng số chung xuất hiện trong công thức phân phối Boltzmann, cũng như trong công thức Boltzmann nổi tiếng. Cái đầu tiên cho phép chúng ta xác định số lượng phân tử có thể có mức năng lượng nhất định ở một nhiệt độ nhất định. Thứ hai cung cấp cách giải thích entropy như một thước đo của sự mất trật tự trong một hệ thống.

Cả hai phương trình đều có ý nghĩa sâu sắc trong cả hóa học và vật lý. Chà, hóa ra hằng số Boltzmann chẳng qua là cùng một hằng số khí phổ quát, chỉ chia cho số Avogadro, thay đổi đơn vị của nó từ năng lượng.K -1 .mol ​​-1 thành năng lượng.K -1 . hạt -1 .

Về bản chất, hằng số Boltzmann và hằng số chất khí biểu thị chính xác cùng một thứ, chỉ khác ở các thang đo khác nhau.

Người giới thiệu

Luật khí lý tưởng. (2020, ngày 15 tháng 8). Lấy từ https://chem.libretexts.org/@go/page/1522

Hộp công cụ kỹ thuật, (2004). Hằng số khí phổ quát và cá nhân . Lấy từ https://www.engineeringtoolbox.com/individual-universal-gas-constant-d_588.html

Các hằng số vật lý cơ bản. (2021, ngày 30 tháng 3). Lấy từ https://espanol.libretexts.org/@go/page/1989

Liên quan đến áp suất, thể tích, số lượng và nhiệt độ: định luật khí lý tưởng. (2020, ngày 30 tháng 10). Lấy từ

PV nRT R là gì?

Để tính thể tích khi biết áp suất và số mol của khí, ta có thể sử dụng công thức nghiệm PV = nRT, trong đó P là áp suất của khí (đo trong đơn vị đường ống ngoài), V là thể tích của khí (đo trong đơn vị nào, cần xác định), n là số mol của khí, R là hằng số khí lý tưởng (0.0821 l.

Đơn vị của R trong hóa học là gì?

R là hằng số khí lý tưởng (R = 0.0821 L. atm/(mol. K) hoặc R = 8.314 J/(mol.

Nhóm R là gì?

Nhóm từ R (viết tắt của Nhóm từ nguy hiểm, tiếng Anh: Risk Phrases) được định nghĩa trong Phụ lục III Hướng dẫn 67/548/EEC của Liên minh châu Âu: Những hợp chất và chất điều chế nguy hiểm nghi ngờ gây hại nghiêm trọng đến tự nhiên.

Số na là gì?

Hằng số Avogadro (ký hiệu là NA hoặc L) là một hằng số tỉ lệ thuận liên hệ số hạt (thường là nguyên tử, phân tử hoặc ion) trong một mẫu với lượng chất trong mẫu đó. Trong hệ SI, hằng số Avogadro có đơn vị là nghịch đảo của mol và được xác định là NA \= 6,022 140 76 × 1023 mol−1.