Fiecare persoană știe că corpurile din jurul nostru sunt formate din atomi și molecule. Au forme și structuri diferite. Când rezolvați probleme de chimie și fizică, este adesea necesar să găsiți masa unei molecule. Luați în considerare în acest articol câteva metode teoretice pentru rezolvarea acestei probleme.
Informații generale
Înainte de a vă gândi cum să găsiți masa unei molecule, ar trebui să vă familiarizați cu conceptul în sine. Iată câteva exemple.
O moleculă este de obicei numită un set de atomi care sunt uniți între ei printr-unul sau altul tip de legătură chimică. De asemenea, ele ar trebui și pot fi considerate ca un întreg în diferite procese fizice și chimice. Aceste legături pot fi ionice, covalente, metalice sau van der Waals.
Binecunoscuta moleculă de apă are formula chimică H2O. Atomul de oxigen din acesta este legat prin intermediul unor legături covalente polare cu doi atomi de hidrogen. Această structură determină multe dintre proprietățile fizice și chimice ale apei lichide, gheții și aburului.
Gazul natural metan este un alt reprezentant luminos al unei substanțe moleculare. Se formează particulele saleun atom de carbon și patru atomi de hidrogen (CH4). În spațiu, moleculele au forma unui tetraedru cu carbon în centru.
Aerul este un amestec complex de gaze, care constă în principal din molecule de oxigen O2 și azot N2. Ambele tipuri sunt conectate prin legături nepolare covalente duble și triple puternice, ceea ce le face foarte inerte din punct de vedere chimic.
Determinarea masei unei molecule prin masa sa molară
Tabelul periodic al elementelor chimice conține o cantitate mare de informații, printre care se numără unitățile de masă atomică (amu). De exemplu, un atom de hidrogen are un amu de 1 și un atom de oxigen de 16. Fiecare dintre aceste numere indică masa în grame pe care o va avea un sistem care conține 1 mol de atomi ai elementului corespunzător. Reamintim că unitatea de măsură a cantității de substanță 1 mol este numărul de particule din sistem, corespunzător numărului Avogadro NA, este egal cu 6,0210 23.
Când se ia în considerare o moleculă, ei folosesc conceptul nu de amu, ci de greutate moleculară. Aceasta din urmă este o simplă sumă de a.m.u. pentru atomii care alcătuiesc molecula. De exemplu, masa molară pentru H2O ar fi 18 g/mol, iar pentru O2 32 g/mol. Având un concept general, puteți trece la calcule.
Masa molară M este ușor de utilizat pentru a calcula masa unei molecule m1. Pentru a face acest lucru, utilizați o formulă simplă:
m1=L/NA.
În unele sarcinimasa sistemului m și cantitatea de materie din el n pot fi date. În acest caz, masa unei molecule se calculează după cum urmează:
m1=m/(nNA).
Gaz ideal
Acest concept se numește un astfel de gaz, ale cărui molecule se mișcă aleatoriu în direcții diferite la viteze mari, nu interacționează între ele. Distanțele dintre ele depășesc cu mult propriile dimensiuni. Pentru un astfel de model, următoarea expresie este adevărată:
PV=nRT.
Se numește legea Mendeleev-Clapeyron. După cum puteți vedea, ecuația raportează presiunea P, volumul V, temperatura absolută T și cantitatea de substanță n. În formulă, R este constanta gazului, numeric egală cu 8.314. Legea scrisă se numește universală deoarece nu depinde de compoziția chimică a sistemului.
Dacă sunt cunoscuți trei parametri termodinamici - T, P, V și valoarea m a sistemului, atunci masa unei molecule de gaz ideal m1 nu este greu de determinat cu următoarea formulă:
m1=mRT/(NAPV).
Această expresie poate fi scrisă și în termeni de densitate a gazului ρ și constantă Boltzmann kB:
m1=ρkBT/P.
Exemplu de problemă
Se știe că densitatea unor gaze este de 1,225 kg/m3la presiunea atmosferică 101325 Pa și temperatura 15 oC. Care este masa unei molecule? Despre ce gaz vorbiți?
Pentru că ni se dă presiune, densitate și temperaturăsistem, atunci puteți utiliza formula obținută în paragraful anterior pentru a determina masa unei molecule. Avem:
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Pentru a răspunde la a doua întrebare a problemei, să găsim masa molară M a gazului:
M=m1NA;
M=4,80710-266,021023=0,029 kg/mol.
Valoarea obținută a masei molare corespunde aerului gazos.
