Рассчитайте относительную плотность фосфина по водороду и воздуху. Легче или тяжелее фосфин этих газов?

Для начала давайте разберемся с понятием относительной плотности газа. Относительная плотность одного газа по другому рассчитывается как отношение их молярных масс.

1. Молярная масса фосфина (PH₃):

   • Атомная масса фосфора (P) = 31 г/моль,
   • Атомная масса водорода (H) = 1 г/моль. Формула фосфина PH₃, значит, его молярная масса: [ M(PH₃) = 31 + 3 \cdot 1 = 34 \, \text{г/моль}. ]

2. Молярная масса водорода (H₂): Водород является молекулярным газом, формула H₂. Следовательно: [ M(H₂) = 2 \, \text{г/моль}. ]

3. Молярная масса воздуха (средняя): Воздух состоит из азота (N₂), кислорода (O₂) и небольшого количества других газов. Средняя молярная масса воздуха составляет примерно: [ M(\text{воздуха}) \approx 29 \, \text{г/моль}. ]

4. Относительная плотность фосфина по водороду: Относительная плотность газа A по газу B определяется как отношение их молярных масс: [ D_{\text{PH₃/H₂}} = \frac{M(PH₃)}{M(H₂)} = \frac{34}{2} = 17. ] Фосфин в 17 раз тяжелее водорода.

5. Относительная плотность фосфина по воздуху: Аналогично: [ D_{\text{PH₃/воздух}} = \frac{M(PH₃)}{M(\text{воздуха})} = \frac{34}{29} \approx 1,17. ] Фосфин примерно на 17% тяжелее воздуха.

6. Выводы:

   • Фосфин намного тяжелее водорода (в 17 раз), поэтому он будет оседать, если окажется в смеси с водородом.
   • Фосфин немного тяжелее воздуха (на 17%), и его плотность позволяет ему оседать в нижние слои, если он окажется в воздухе.

Таким образом, фосфин тяжелее и водорода, и воздуха.

Фосфин (PH₃) — это газ, состоящий из одного атома фосфора и трёх атомов водорода. Чтобы рассчитать относительную плотность фосфина по сравнению с водородом и воздухом, нам нужно знать молекулярные массы этих веществ.

1. Молекулярная масса фосфина (PH₃):

   • Молярная масса фосфора (P) = 30,97 г/моль
   • Молярная масса водорода (H) = 1,01 г/моль

   Молярная масса фосфина: [ M_{PH_3} = 30,97 \, \text{г/моль} + 3 \times 1,01 \, \text{г/моль} = 30,97 \, \text{г/моль} + 3,03 \, \text{г/моль} = 34,00 \, \text{г/моль} ]

2. Относительная плотность по водороду: Плотность газа обычно выражается в сравнении с плотностью водорода, которая равна 1 г/моль. Таким образом, относительная плотность фосфина по водороду рассчитывается следующим образом: [ D_{PH_3/H2} = \frac{M{PH3}}{M{H_2}} = \frac{34,00 \, \text{г/моль}}{2,02 \, \text{г/моль}} \approx 16,83 ] (учитываем, что молярная масса водорода H₂ = 2,02 г/моль).

3. Относительная плотность по воздуху: Средняя молярная масса воздуха составляет примерно 29 г/моль. Рассчитаем относительную плотность фосфина по воздуху: [ D_{PH3/air} = \frac{M{PH3}}{M{air}} = \frac{34,00 \, \text{г/моль}}{29,00 \, \text{г/моль}} \approx 1,17 ]

Теперь подведем итоги:

• Относительная плотность фосфина по водороду составляет около 16,83, что указывает на то, что фосфин значительно тяжелее водорода.
• Относительная плотность фосфина по воздуху составляет около 1,17, что означает, что фосфин также тяжелее воздуха.

Таким образом, фосфин является тяжелым газом как по отношению к водороду, так и по отношению к воздуху. Это означает, что фосфин будет оседать в нижних слоях атмосферы и не будет подниматься вверх, как более легкие газы.