Химия / Газы в химии

Относительная плотность газа по водороду

Относительная плотность газа по водороду показывает, во сколько раз данный газ тяжелее водорода при одинаковых условиях. Ее находят делением молярной массы газа на 2.

Опубликовано: 26 мая 2026 г.Обновлено: 26 мая 2026 г.

Формула

D_{H_2}=\frac{M_{\text{газа}}}{M_{H_2}}=\frac{M_{\text{газа}}}{2}

Сравнение Равные объемы газа и водорода

Два одинаковых сосуда показывают, что масса газа сравнивается с массой водорода.

Относительная плотность по водороду показывает, во сколько раз равный объем тяжелее H2.

Обозначения

$D_{H_2}$: относительная плотность газа по водороду, безразмерная
$M_{газа}$: молярная масса газа, г/моль
$M_{H_2}$: молярная масса водорода H2, г/моль

Условия применения

Сравниваемые газы находятся при одинаковых температуре и давлении.
Водород рассматривается как молекулярный H2 с молярной массой 2 г/моль.
Газовую смесь можно использовать только через среднюю молярную массу, если это специально задано.

Ограничения

Формула не дает плотность в г/л; она дает только отношение плотностей.
Нельзя использовать атомную массу H = 1 вместо молярной массы H2 = 2 г/моль.
Для сильно неидеальных газов при разных условиях простое отношение молярных масс может быть неточным.

Подробное объяснение

При одинаковых температуре и давлении равные объемы газов содержат одинаковые количества вещества. Значит, масса равных объемов пропорциональна молярной массе газа. Поэтому относительная плотность по водороду равна отношению молярной массы газа к молярной массе H2.

Молярная масса водорода как газа равна 2 г/моль, потому что молекула водорода двухатомная. Это ключевая деталь школьных задач. Если использовать 1, результат будет завышен в два раза.

Относительная плотность удобна в обратных задачах. По D_H2 можно найти молярную массу газа: M = 2D_H2. Затем эту массу сравнивают с возможными формулами веществ. Однако совпадение молярной массы не всегда однозначно определяет газ.

От обычной плотности формула отличается тем, что не использует литры и не зависит от выбранной единицы объема. Она показывает отношение, а не массу одного литра.

Практическая проверка формулы всегда начинается с единиц и с вопроса, какая величина является частью, целым, количеством вещества, объемом или энергией. Такая проверка не заменяет расчет, но быстро показывает, не смешаны ли массовая доля, молярная концентрация, выход реакции и газовые условия.

Как пользоваться формулой

Убедитесь, что сравнение проводится по водороду H2.
Найдите или запишите молярную массу газа.
Разделите молярную массу газа на 2 г/моль.
Если дана относительная плотность, умножьте ее на 2 для нахождения молярной массы.
Не подписывайте результат единицами г/л: это отношение.

Историческая справка

Относительные плотности газов активно использовались в химии XIX века для установления молярных масс и формул газообразных веществ. Идея опиралась на наблюдение, что равные объемы газов при одинаковых условиях содержат равные числа частиц. Поэтому сравнение масс равных объемов становилось способом сравнить молекулярные массы. Водород долго служил удобной легкой точкой отсчета. В современной школе эта традиция сохраняется в задачах на относительную плотность по водороду и воздуху, хотя для точных расчетов чаще используют уравнение состояния и современные значения молярных масс. Позднее эта запись закрепилась в учебных курсах как короткий расчетный прием: она связывает измеряемые величины с химической моделью и позволяет ученику проверить не только число, но и выбранный способ рассуждения.

Пример

Газ имеет молярную массу 44 г/моль. Найдем его относительную плотность по водороду: D_H2 = 44 / 2 = 22. Это значит, что равный объем такого газа при тех же условиях имеет массу в 22 раза больше, чем равный объем водорода. Если дана обратная задача: D_H2 = 14, то M газа = 14 * 2 = 28 г/моль. Такой молярной массе могут соответствовать азот N2 или CO, поэтому для точного определения вещества нужны дополнительные данные, а не только относительная плотность. Дополнительная проверка результата состоит в том, чтобы вернуть найденную величину в исходную формулу и убедиться, что единицы сокращаются именно так, как требует химический смысл задачи.

Частая ошибка

Часто делят молярную массу газа на 1, принимая водород за атом H. В газовой формуле стандартом является молекулярный водород H2, поэтому делят на 2. Вторая ошибка - считать D_H2 единицей плотности; это безразмерное отношение, а не г/л. Третья ошибка - сравнивать газы при разных условиях, хотя отношение плотностей через молярные массы справедливо при одинаковых температуре и давлении.

Практика

Задачи с решением

CO2 по водороду

Условие. Найдите D_H2 для CO2.

Решение. M(CO2)=44 г/моль. D=44/2=22.

Ответ. 22

Молярная масса

Условие. Газ имеет D_H2 = 16. Найдите M.

Решение. M = 16 * 2 = 32 г/моль.

Ответ. 32 г/моль

Азот

Условие. Найдите относительную плотность N2 по H2.

Решение. M(N2)=28 г/моль. D=28/2=14.

Ответ. 14

Калькулятор

Посчитать по формуле

M_gasM_H2

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

OpenStax Chemistry 2e: gas density and molar mass
Chemistry LibreTexts: Relative density of gases
IUPAC Gold Book: relative density

Связанные формулы

Химия

Плотность газа через молярную массу и молярный объем

$\rho=\frac{M}{V_m}$

Плотность газа при заданных условиях находят делением молярной массы на молярный объем. При нормальных условиях часто используют Vm = 22,4 л/моль.

Химия

Молярный объем газа при нормальных условиях в расчетах

$V = n \cdot V_m,\quad V_m \approx 22{,}4\ \text{л/моль}$

При нормальных условиях объем газа находят умножением количества вещества на молярный объем 22,4 л/моль. Это школьная модель для идеального газа.

Химия

Расчет объема газа по уравнению реакции

$V_B=\frac{m_A}{M_A}\cdot\frac{\nu_B}{\nu_A}\cdot V_m$

Объем газообразного продукта по уравнению реакции находят через количество исходного вещества, коэффициенты реакции и молярный объем газа.