Плотность гелия
Плотность гелия и другие его физические свойства
По физическим свойствам гелий наиболее близок к молекулярному водороду. Вследствие ничтожной поляризуемости атомов гелия у него самые низкие температуры кипения (-269oС) и плавления (-271oС при 2,5×106 Па).
Гелий по сравнению с другими элементами обладает наибольшей энергией ионизации атома (24,59 эВ). Особая устойчивость электронной структуры атома отличает гелий от остальных элементов Периодической системы Д.И. Менделеева.
Гелий хуже других газов растворяется в воде и других растворителях. В 1 л воды, например, растворяется при 0oС менее 10 мл гелия, т.е. в два с лишним раза меньше, чем молекул водорода (H2), и в 51000 раз меньше, чем молекул хлороводорода (HCl).
После водорода гелий – самый легкий из всех газов. Он более чем в 7 раз легче воздуха.
Плотность гелия равна 0,178кг/м3. Важнейшие константы гелия представлены в таблице ниже:
Таблица 1. Физические свойства гелия.
|
Плотность, кг/м3 |
0,178 |
|
Температура плавления, oС |
-271 |
|
Температура кипения, oС |
-269 |
Распространенность гелия в природе
Гелий относится к группе благородный газов. Он впервые был обнаружен на Солнце, а затем и на Земле. Спектральный анализ показывает присутствие гелия в атмосфере звезд и в метеоритах.
Краткое описание химических свойств и плотность гелия
Для инертных газов характерно полное или почти полное отсутствие химической активности. Так, в обычных условиях гелий химически инертен, но при сильном возбуждении атомов он может образовывать молекулярные ионы He2+[ss2ss*1]. В обычных условиях эти ионы неустойчивы; захватывая недостающий электрон, они распадаются на два нейтральных атома.
Примеры решения задач
| Задание | Относительная плотность газа по водороду – 27. Массовая доля элемента водорода в нем – 18,5%, а элемента бора – 81,5%. Определите формулу газа. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим число атомов водорода в молекуле через «х», число атомов бора через «у». Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов водорода и бора (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(B) = 11; Ar(H) = 1. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y = ω(H)/Ar(H) : ω (B)/Ar(B); x:y = 18,5/1 : 81,5/11; x:y = 18,5 : 7,41 = 2,5 : 1 = 5 : 2. Значит простейшая формула соединения водорода и бора имеет вид H5B2. Значение молярной массы газа можно определить при помощи его плотности по водороду: Mgas = M(H2) × DH2(gas); Mgas = 2 × 27 = 54 г/моль. Чтобы найти истинную формулу соединения водорода и бора найдем отношение полученных молярных масс: Mgas / M(H5B2) = 54 / 27 = 2. M(H5B2) = 5 ×Ar(H) + 2 × Ar(B) = 5 ×1 + 2 × 11 = 5 + 22 = 27 г/моль. Это означает, что все индексы в формуле H5B2 следует умножить на 2. Таким образом формула вещества будет иметь вид H10B4. |
| Ответ | Формула газа – H10B4. |
| Задание | Вычислите относительную плотность по воздуху углекислого газа CO2. |
| Решение | Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.
Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Dair(CO2) = Mr(CO2) / Mr(air); Dair(CO2) = 44 / 29 = 1,52. Mr(CO2) = Ar(C) + 2 ×Ar(O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44. |
| Ответ | Относительная плотность по воздуху углекислого газа равна 1,52. |
