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Lequel des énoncés suivants correspond à la définition correcte du volume molaire standard d’un gaz ? (A) C’est le volume occupé par une mole d’un gaz quelconque divisé par la température et la pression. (B) C'est le volume occupé par une mole d'un gaz quelconque à une température et une pression données. (C) C'est le volume occupé par un gramme d'un gaz quelconque divisé par la température et la pression. (D) C'est le volume occupé par un gramme d'un gaz quelconque à une température et une pression données.
En chimie, il existe de nombreuses lois et règles qui nous aident à comprendre les relations chimiques complexes qui sont très souvent utilisées. L'une de ces lois, appelée loi d'Avogadro, est utilisée en chimie pour nous aider à comprendre la relation entre le volume d'un gaz et le nombre de moles de ce même gaz.
La loi d’Avogadro stipule qu’à température et pression constantes, le volume et le nombre de moles d’un gaz sont directement proportionnels. Nous pouvons exprimer la loi d’Avogadro en utilisant l’énoncé de proportionnalité suivant : 𝑉 est proportionnel à 𝑛. 𝑉 est le volume du gaz et 𝑛 est le nombre de moles du gaz. Nous pouvons également exprimer la loi d’Avogadro comme une équation lorsque nous voulons effectuer des calculs en utilisant la loi représentée par 𝑉 égale 𝑛 multipliée par 𝑉 𝑚, où 𝑛 est le nombre de moles et 𝑉 𝑚 est une constante de proportionnalité qui représente le volume molaire. Le volume molaire est défini comme le volume occupé par une mole de gaz à une température et une pression spécifiques et est généralement exprimé en litres par mole.
Puisque nous ne pouvons pas voir le gaz, le concept de la loi d’Avogadro et du volume molaire peut être difficile à comprendre au début. Voyons donc un exemple utilisant une équation chimique qui décrit la formation de vapeur d’eau à partir d’hydrogène et d’oxygène gazeux.
Comme nous pouvons le voir dans l’équation, deux moles d’hydrogène gazeux réagissent avec une mole d’oxygène pour former deux moles de vapeur d’eau. Et comme nous le savons de la loi d’Avogadro, puisque le nombre de moles de gaz est proportionnel au volume de gaz, nous pouvons également dire que l’équation indique également les volumes qui réagissent. Par exemple, en utilisant cette équation, on peut dire que deux volumes d’hydrogène gazeux réagissent avec un volume d’oxygène gazeux pour produire deux volumes de vapeur d’eau. Nous pouvons également l'exprimer sous la forme d'un rapport de deux pour un pour deux, pour l’hydrogène, l’oxygène et la vapeur d'eau respectivement, en comprenant que ce rapport restera constant, qu'il soit exprimé en moles ou en unités de volume. C’est le cas tant que la température et la pression données restent également constantes.
Maintenant que nous avons quelques informations de base, nous pouvons nous concentrer sur notre question. Notre question demande quelle est la meilleure définition du volume molaire standard d’un gaz, parmi les choix donnés.
Si nous examinons notre liste, nous pouvons immédiatement éliminer les choix de réponse (C) et (D) car ils mentionnent le volume d’un gramme de gaz. Comme le volume molaire ne concerne que le volume des moles et non la masse, nous pouvons facilement voir que ces choix ne peuvent pas être corrects. Le choix de réponse (A) mentionne correctement le volume d’une mole de gaz. Cependant, il mentionne que cette valeur est divisée par la température et la pression. Ceci est incorrect car la loi d’Avogadro stipule que la température et la pression doivent être constantes et non pas manipulées comme des variables de l’équation.
Par conséquent, seul le choix de réponse (B), c'est-à-dire le volume occupé par une mole d'un gaz quelconque à une température et une pression données, correspond à la définition du volume molaire standard d’un gaz. « C'est le volume occupé par une mole d'un gaz quelconque à une température et une pression données » est la bonne réponse.
