Care este volumul a 100 de moli de mercur? Două moduri de a rezolva problema

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:39

O sarcină tipică în fizică este de a calcula volumele diferitelor substanțe în anumite condiții externe. Una dintre aceste substanțe este mercurul - un metal cu proprietăți fizice unice. În acest articol, vom lua în considerare modalități de a rezolva următoarea sarcină în fizică: ce volum ocupă 100 de moli de mercur?

Ce este mercurul?

Acesta este un element chimic sub al 80-lea număr din tabelul periodic. Vecinul său din stânga este aurul. Mercurul este notat cu simbolul Hg (hydrargyrum). Numele latin poate fi tradus ca „argint lichid”. Într-adevăr, la temperatura camerei, elementul există ca lichid, care are o culoare argintie.

Elementul în cauză este singurul metal lichid. Acest fapt se datorează structurii electronice unice a atomilor săi. Este extrem de stabil datorită învelișurilor de electroni complet umplute. În acest sens, mercurul este similar cu gazele inerte. Stabilitatea atomuluiduce la dificultatea detașării unui electron de pe acesta. Acesta din urmă înseamnă că nu există nicio legătură metalică între atomii de Hg, ei interacționează între ei doar datorită forțelor slabe van der Waals.

Mercurul se topește deja la -39 ^oC. Lichidul rezultat este foarte greu. Densitatea sa este de 13.546 kg/m^{3, care este de 13,5 ori mai mare decât cea a apei distilate. Această valoare a densității se datorează valorii mari a masei atomice a elementului, care este 200,59 a.m.u.}

În continuare, în articol, vom răspunde la întrebarea cât volum este ocupat de 100 de moli de mercur. Această problemă poate fi rezolvată în două moduri diferite.

Rezolvarea problemei în primul mod

Pentru a răspunde la întrebarea: „Care este volumul a 100 de moli de mercur?”, ar trebui să vă referiți la datele experimentale relevante. Este vorba despre volumul molar. Astfel de date pot fi găsite în literatura de referință. Deci, într-unul dintre tabele aflăm că la 293 K (20 ^oC) volumul molar al metalului lichid în cauză este de 14,81 cm³ /mol. Cu alte cuvinte, 1 mol de atomi de Hg ocupă un volum de 14,81 cm^{3. Pentru a răspunde la întrebarea problemei, este suficient să înmulțiți acest număr cu 100.}

Astfel, primim răspunsul: volumul a 100 de moli de mercur este egal cu 1481 cm3, ceea ce corespunde practic la 1,5 litri.

Rețineți că am folosit valoarea volumului molar pentru 20 oC. Cu toate acestea, răspunsul primit nu se va schimba prea mult dacă mercurul este considerat sub oricare altultemperatura deoarece coeficientul său de dilatare termică este foarte mic.

A doua soluție

Răspundeți la întrebarea cât volum ocupă 100 de moli de mercur folosind o abordare diferită de cea anterioară. Pentru a face acest lucru, trebuie să folosim datele despre densitate și masa molară pentru metalul în cauză.

Formula inițială pentru rezolvarea problemei va fi următoarea expresie:

ρ=m/V.

Unde pot exprima valoarea lui V:

V=m/ρ.

Masa n=100 mol de substanță este definită după cum urmează:

m=nM.

Unde M este masa unui mol de mercur. Apoi formula de lucru pentru determinarea volumului va fi scrisă după cum urmează:

V=nM/ρ.

Valoarea masei molare pe care am dat-o deja mai sus, numeric este egală cu masa atomică, exprimată doar în grame pe mol (M=200, 59 g/mol). Densitatea mercurului este de 13.546 kg/m³ sau 13,546 g/cm^{3. Inlocuim aceste valori in formula, obtinem:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

După cum puteți vedea, am obținut exact același rezultat ca în metoda anterioară de rezolvare a problemei.