Volumen molar

En química y campos relacionados, volumen molar, símbolo V_m, o V~ ~ {displaystyle {tilde {V}} de una sustancia es la relación del volumen ocupado por una sustancia a la cantidad de sustancia, generalmente dada a una determinada temperatura y presión. Es igual a la masa molar (M) dividido por la densidad de masa (***):

Vm=M*** *** {displaystyle V_{text{m}={frac} {M} {rho }}

El volumen molar tiene como unidad SI los metros cúbicos por mol (m³/mol), aunque es más habitual utilizar las unidades decímetros cúbicos por mol (dm³/mol) para gases y centímetros cúbicos por mol (cm³/mol) para líquidos y sólidos.

Definición

Cambio de volumen con creciente fracción de etanol.

El volumen molar de una sustancia i se define como su masa molar dividida por su densidad ρ_i ⁰:

Vm,i=Mi*** *** i0{displaystyle V_{rm {m,i}={M_{i} over rho ¿Qué?

Vm=.. i=1NxiMi*** *** mixture{displaystyle V_{rm {m}={frac {displaystyle sum ¿Qué? _{mathrm {mixture} }

Relación con el volumen específico

El volumen molar está relacionado con el volumen específico por el producto con masa molar. Esto se sigue de arriba donde el volumen específico es el recíproco de la densidad de una sustancia:

Vm,i=Mi*** *** i0=Mivi{displaystyle V_{rm {m,i}={M_{i} over rho ¿Qué?

Gases ideales

Para los gases ideales, el volumen molar viene dado por la ecuación de los gases ideales; 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:

Vm=Vn=RTP{displaystyle V_{rm {m}={frac} {fn}= {fn} {fn}} {fn}} {fn}} {fn} {fn}} {fn}}} {fn}}} {fn}}}}}} {fn}} {fn}}} {f}}}} {fn}}}}}}}}}}}} {\f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\fn} {\\\\fn}}}}}}\\\\\\fn}fn}fn}fn}fn}fn}fn}\\\\\\\\fn

El volumen molar de un gas ideal a 100 kPa (1 bar) es

0,022710954641485... m³/mol a 0 °C,

0,024789570296023... m³/mol a 25 °C.

El volumen molar de un gas ideal a 1 atmósfera de presión es

0,022413969545014... m³/mol a 0 °C,

0,024465403697038... m³/mol a 25 °C.

Sólidos cristalinos

Para los sólidos cristalinos, el volumen molar se puede medir mediante cristalografía de rayos X. El volumen de la celda unitaria (V_celda) 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 se realiza automáticamente por el software de determinación de la estructura). Esto está relacionado con el volumen molar por

Vm=NAVcellZ{displaystyle V_{rm {m}={N_{rm} {}V_{rm {cell}} {Z}}} {fn} {fn} {fn} {fn}}} {f}}} {f}}} {fn}} {fn}}} {fn}} {f}}} {f}}}} {f}}}}}} {f}}}} {\\\\\\\\\\\\\c}}}}}}}}}\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\c}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}\\\\\\\\\\\\\\\\\\c}}}}}}}}}}}}}}}}

Volumen molar de silicio

El silicio ultrapuro se fabrica habitualmente para la industria electrónica, y la medición del volumen molar del silicio, tanto por cristalografía de rayos X como por la relación entre la masa molar y la densidad de masa, ha atraído mucha atención desde el trabajo pionero. en NIST en 1974. 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.

El valor recomendado por CODATA para el volumen molar de silicio es 1,205883199(60)×10⁻⁵ m³⋅mol⁻¹, con una incertidumbre estándar relativa de 4.9× 10⁻⁸.