Molar hacmi

Molar hacim,sembolü Vm , belirli bir sıcaklık ve basınçta bir maddenin bir molünün (kimyasal element veya kimyasal bileşik) kapladığı hacimdir. Molar kütleye (M), kütle yoğunluğuna (ρ) bölünür. SI birim mol başına metre küp (m³/mol) olmasına rağmen, gazlar için birim cinsinden metreküp (dm³/mol) ve sıvılar ve katılar için mol başına santimetre küp (cm³/mol) kullanılması daha pratiktir.

Tanım

Artan etanol ile hacim değişikliği.

Bir maddenin molar hacmi, yoğunluğuna bölünen molar kütlesi olarak tanımlanır:

$V_{\rm {m}}={M \over \rho }$.

Numune N bileşenlerini içeren bir karışım ise, molar hacim, karışımın yoğunluğu kullanılarak kendi bileşenlerinin molar hacminin toplamı olarak yaklaştırılabilir.

$V_{\rm {m}}={\frac {\displaystyle \sum _{i=1}^{N}x_{i}M_{i}}{\rho _{\mathrm {mixture} }}}$.

Bununla birlikte, birçok sıvı-sıvı karışımı, örneğin saf etanol ve saf su karışımı, karıştırma sırasında büzülme ya da genişleme yaşar. Bu etkiye "aşırı hacim" denir.

İdeal gazlar

İdeal gazlar için molar hacim, ideal gaz denklemi ile verilir; bu, standart sıcaklık ve basınçtaki birçok ortak gaz için iyi bir yaklaşımdır. İdeal gaz denklemi, ideal gazın molar hacmi için bir ifade vermek üzere yeniden düzenlenebilir:

$V_{\rm {m}}={\frac {V}{n}}={\frac {RT}{P}}.$

Bu nedenle, belirli bir sıcaklık ve basınç için, molar hacim, tüm ideal gazlar için aynıdır ve gaz sabiti ile aynı hassasiyette bilinmektedir: R = 6998820573379999999♠0.082057338(47) L⋅atm⋅K⁻¹⋅mol⁻¹, ki 2014 CODATA önerilen değerine göre, göreli standart 6993570000000000000♠5.7×10⁻⁷ belirsizliktir. İdeal bir gazın 100 kPa'da (1 bar) molar hacmi

6998227109800000000♠0.022710980(38) m³/mol at 0 °C,

6998247895980000000♠0.024789598(42) m³/mol at 25 °C.

1 atmosfer basınçta ideal bir gazın molar hacmi

6998224140000000000♠0.022414 m³/mol at 0 °C,

6998244650000000000♠0.024465 m³/mol at 25 °C.

Kristal katı maddeler

Kristal katılarda molar hacim, X-ışını kristalografisi ile ölçülebilir. Birim hücre hacmi (V_cell), tayini bir X-ışını kristalografisi deneyindeki ilk adımı olan birim hücre parametrelerinden hesaplanabilir (hesaplama, yapı belirleme yazılımı tarafından otomatik olarak yapılır). Bu molar hacim şu örnek ile ifade ederiz.

$V_{\rm {m}}={{N_{\rm {A}}V_{\rm {cell}}} \over {Z}}$

burada NA, Avogadro sabitidir ve Z, birim hücredeki formül birimlerinin sayısıdır. Sonuç normal olarak "kristalografik yoğunluk" olarak rapor edilir.

silikon'n molar hacmi

Elektronik endüstrisi için rutin olarak silikon yapılır ve hem X-ışını kristalografisi hem de molar kütlenin kütle yoğunluğuna oranı ile molar silikon hacminin ölçülmesi, Deslattes ve ark.'nın NIST’teki öncü çalışmalarından (1974) bu yana çok dikkat çekti. İlgi, birim hücre hacminin doğru ölçümlerinin, atomik ağırlığın ve saf kristalin bir katının kütle yoğunluğunun, Avogadro sabitinin doğrudan belirlenmesini sağlamasından kaynaklanmaktadır.

Silikon molar hacmi için önerilen CODATA değeri, 4,9 × 10⁻⁸ nispi standart belirsizliği olan 1,205883199 (60) × 10⁻⁵ m³⋅mol − 1'dir.