Skąd się bierze objętość w warunkach normalnych ?

1. Warunki normalne to nie jest nic innego!

To jest klasycznie coś, co mnie irytuje w trakcie nauki. Nawet nie potraficie sobie wyobrazić jak częste to zjawisko. O czym mowa?

ー W tym zadaniu nie ma podanej objętości, jak to rozwiązać?

ー W warunkach normalnych objętość to zawsze 22,4 dm3 .

ー O, to nie wiedziałem. A czemu tak jest?

ー Tego trzeba się nauczyć.

To oczywiście jest nieprawda. To, że w warunkach normalnych 1 mol gazu zajmuje akurat 22,4 dm3 to coś, czego co najwyżej warto się nauczyć, ze względu na to, że często pomiarów dokonuje się w takich warunkach, przez co możemy przyspieszyć nasze obliczenia.

Z pewnością jednak nie jest to coś, czego trzeba się nauczyć.

Błędne, szkolne przekonanie, które jest nam bezsensownie wpajane.

No dobrze. To teraz zrobimy strasznie brzmiące zadanie, ponieważ będzie zawierało w sobie zakazane (bo powinno być tylko na matematyce!) słówko, czyli „udowodnij„.

Zadanie 1 – Udowodnij, że w warunkach normalnych 1 mol gazu zajmuje objętość około 22,4 dm3.

W warunkach normalnych T = 0 ℃ = 273 K , natomiast p = 1 atm = 1013 hPa. Korzystamy oczywiście z równania Clapeyrona. Rozwiąże je używając dwóch rodzajów jednostek, aby każdy znalazł coś dla siebie. Jeśli nie wiesz o czym mowa, zobacz tutaj (kliknij).

1013 • V = 1 • 83,14 • 273  ⇒  V = 22,406 ≅ 22,4 dm3  
lub :  101300 • V = 1 • 8,314 • 273  ⇒  V = 0,022406 m3 ≅ 22,4 dm3

2. Jest tylko jeden problem – warunki normalne wcale nie są takie ,,normalne”

To jest akurat problem. Mówiąc warunki normalne jak najbardziej zgadzamy się z ciśnieniem atmosferycznym, czyli równym jednej atmosfery (p = 1 atm). Niekoniecznie jednak trzeba wiedzieć, że to akurat 1013 hPa (bo to często mylicie z wartością 1000 hPa, która akurat oznacza jednego bara).

Załóżmy jednak optymistycznie, że znasz ciśnienie normalne. Ale temperatura? No normalna to ja bym powiedział tak ze 20 albo 25 stopni Celsjusza. Taka akurat, żeby można było chillować sobie z drinkiem pod palmą. A tutaj mamy zero. Aj, wszystko się sypie. Ciężko to zapamiętać.

Więc właściwie wiązałoby się to z ZAPAMIĘTANIEM (eh) temperatury normalnej, tylko po to, żeby podstawić to do równania Clapeyrona i uzyskać naszą magiczną objętość 22,4 dm3 . Więc ostatecznie, bardziej opłaca się to po prostu zapamiętać.

Jednak nigdy nie zwalnia nas to z próby zrozumienia czemu tak jest!


PS W ogóle warunki standardowe i normalne to jest jakiś koszmar jeśli chodzi o chemię fizyczną. Panuje istny rozpierdziel związany z historycznymi wartościami, zmianą ciśnienia standardowego z 1 atm na 1 bar w 1997 przez IUPAC i generalnie… naprawdę jest ciężko się w tym połapać. Ale spokojnie, to jest już raczej problem olimpijczyków.

Leave a Reply

%d bloggers like this: