Μοριακή μάζα τύπου ουσίας. Πώς να υπολογίσετε τη μοριακή και μοριακή μάζα μιας ουσίας

Η μοριακή φυσική μελετά τις ιδιότητες των σωμάτων, καθοδηγούμενη από τη συμπεριφορά μεμονωμένων μορίων. Όλες οι ορατές διεργασίες λαμβάνουν χώρα στο επίπεδο της αλληλεπίδρασης των μικρότερων σωματιδίων, αυτό που βλέπουμε με γυμνό μάτι είναι μόνο συνέπεια αυτών των λεπτών βαθιών συνδέσεων.

Σε επαφή με

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Η μοριακή φυσική θεωρείται μερικές φορές ως μια θεωρητική επέκταση της θερμοδυναμικής. Ξεκινώντας πολύ νωρίτερα, η θερμοδυναμική ασχολήθηκε με τη μελέτη της μεταφοράς θερμότητας στην εργασία, επιδιώκοντας καθαρά πρακτικούς στόχους. Δεν παρήγαγε μια θεωρητική τεκμηρίωση, περιγράφοντας μόνο τα αποτελέσματα των πειραμάτων. Οι βασικές έννοιες της μοριακής φυσικής εμφανίστηκαν αργότερα, τον 19ο αιώνα.

Μελετά την αλληλεπίδραση των σωμάτων σε μοριακό επίπεδο, καθοδηγούμενη από μια στατιστική μέθοδο που καθορίζει τα μοτίβα στις χαοτικές κινήσεις ελάχιστων σωματιδίων – μορίων. Η μοριακή φυσική και η θερμοδυναμική αλληλοσυμπληρώνονται,εξετάζοντας τις διαδικασίες από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Ταυτόχρονα, η θερμοδυναμική δεν αφορά ατομικές διεργασίες, που ασχολούνται μόνο με μακροσκοπικά σώματα, ενώ η μοριακή φυσική, αντίθετα, εξετάζει κάθε διαδικασία ακριβώς από την άποψη της αλληλεπίδρασης μεμονωμένων δομικών μονάδων.

Όλες οι έννοιες και οι διαδικασίες έχουν τις δικές τους ονομασίες και περιγράφονται με ειδικούς τύπους που αντιπροσωπεύουν με μεγαλύτερη σαφήνεια τις αλληλεπιδράσεις και τις εξαρτήσεις ορισμένων παραμέτρων μεταξύ τους. Οι διεργασίες και τα φαινόμενα τέμνονται στις εκδηλώσεις τους, διαφορετικοί τύποι μπορούν να περιέχουν τις ίδιες ποσότητες και να εκφράζονται με διαφορετικούς τρόπους.

Ποσότητα ουσίας

Η ποσότητα μιας ουσίας καθορίζει τη σχέση μεταξύ (μάζας) και του αριθμού των μορίων που περιέχει αυτή η μάζα. Το γεγονός είναι ότι διαφορετικές ουσίες με την ίδια μάζα έχουν διαφορετικό αριθμό ελάχιστων σωματιδίων. Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε μοριακό επίπεδο μπορούν να γίνουν κατανοητές μόνο λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των ατομικών μονάδων που εμπλέκονται στις αλληλεπιδράσεις. Μονάδα μέτρησης για την ποσότητα μιας ουσίας,που υιοθετήθηκε στο σύστημα SI, - mol.

Προσοχή!Ένα mole περιέχει πάντα τον ίδιο αριθμό ελάχιστων σωματιδίων. Ο αριθμός αυτός ονομάζεται αριθμός (ή σταθερά) του Avogadro και είναι ίσος με 6,02×1023.

Αυτή η σταθερά χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου οι υπολογισμοί απαιτούν να ληφθεί υπόψη η μικροσκοπική δομή μιας δεδομένης ουσίας. Η αντιμετώπιση του αριθμού των μορίων είναι δύσκολη, αφού πρέπει να λειτουργείς με τεράστιους αριθμούς, επομένως χρησιμοποιείται το mole - ένας αριθμός που καθορίζει τον αριθμό των σωματιδίων ανά μονάδα μάζας.

Ο τύπος για τον προσδιορισμό της ποσότητας μιας ουσίας:

Ο υπολογισμός της ποσότητας μιας ουσίας πραγματοποιείται σε διαφορετικές περιπτώσεις, χρησιμοποιείται σε πολλούς τύπους και είναι σπουδαίοςστη μοριακή φυσική.

Πίεση αερίου

Η πίεση του αερίου είναι μια σημαντική ποσότητα που έχει όχι μόνο θεωρητική αλλά και πρακτική σημασία. Εξετάστε τον τύπο για την πίεση αερίου που χρησιμοποιείται στη μοριακή φυσική, με επεξηγήσεις απαραίτητες για καλύτερη κατανόηση.

Για να διατυπωθεί ο τύπος, θα πρέπει να γίνουν κάποιες απλοποιήσεις. Τα μόρια είναι πολύπλοκα συστήματα έχοντας πολυβάθμια δομή. Για λόγους απλότητας, θεωρούμε τα σωματίδια αερίου σε ένα συγκεκριμένο δοχείο ως ελαστικές ομοιογενείς μπάλες που δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους (ιδανικό αέριο).

Η ταχύτητα κίνησης των ελάχιστων σωματιδίων θα θεωρηθεί επίσης η ίδια. Με την εισαγωγή τέτοιων απλοποιήσεων που δεν αλλάζουν πολύ την πραγματική κατάσταση, μπορούμε να εξαγάγουμε τον ακόλουθο ορισμό: πίεση αερίου είναι η δύναμη που ασκείται από τις κρούσεις των μορίων αερίου στα τοιχώματα των αγγείων.

Ταυτόχρονα, λαμβάνοντας υπόψη την τρισδιάστατη διάσταση του χώρου και την παρουσία δύο κατευθύνσεων κάθε διάστασης, είναι δυνατό να περιοριστεί ο αριθμός των δομικών ενοτήτων που δρουν στους τοίχους ως το 1/6 μέρος.

Έτσι, συγκεντρώνοντας όλες αυτές τις προϋποθέσεις και υποθέσεις, μπορούμε να συμπεράνουμε τύπος πίεσης αερίου υπό ιδανικές συνθήκες.

Ο τύπος μοιάζει με αυτό:

όπου P - πίεση αερίου.

n είναι η συγκέντρωση των μορίων.

K - σταθερά Boltzmann (1,38×10-23);

Ek - μόρια αερίου.

Υπάρχει μια άλλη έκδοση του τύπου:

P = nkT,

όπου n είναι η συγκέντρωση των μορίων.

T είναι η απόλυτη θερμοκρασία.

Φόρμουλα όγκου αερίου

Ο όγκος ενός αερίου είναι ο χώρος που καταλαμβάνει μια δεδομένη ποσότητα αερίου υπό ορισμένες συνθήκες. Σε αντίθεση με τα στερεά, τα οποία έχουν σταθερό όγκο, πρακτικά ανεξάρτητο από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, Το αέριο μπορεί να αλλάξει τον όγκο με την πίεσηή θερμοκρασία.

Ο τύπος όγκου αερίου είναι η εξίσωση Mendeleev-Clapeyron, η οποία μοιάζει με αυτό:

PV=nRT

όπου P - πίεση αερίου.

V είναι ο όγκος του αερίου.

n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων αερίου.

R είναι η καθολική σταθερά αερίου.

T είναι η θερμοκρασία του αερίου.

Με απλές μεταθέσεις, παίρνουμε τον τύπο για τον όγκο του αερίου:

Σπουδαίος!Σύμφωνα με το νόμο του Avogadro, ίσοι όγκοι οποιωνδήποτε αερίων τοποθετούνται ακριβώς στις ίδιες συνθήκες - πίεση, θερμοκρασία - θα περιέχουν πάντα ίσο αριθμό ελάχιστων σωματιδίων.

Αποκρυστάλλωση

Η κρυστάλλωση είναι μια μετάβαση φάσης μιας ουσίας από υγρή σε στερεή κατάσταση, δηλ. η αντίστροφη διαδικασία τήξης. Η διαδικασία της κρυστάλλωσης συμβαίνει με την απελευθέρωση θερμότητας, το οποίο απαιτείται να αφαιρεθεί από την ουσία. Η θερμοκρασία συμπίπτει με το σημείο τήξης, η όλη διαδικασία περιγράφεται από τον τύπο:

Q = λm,

όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας.

λ - θερμότητα σύντηξης.

Αυτή η φόρμουλα περιγράφει τόσο την κρυστάλλωση όσο και την τήξη, αφού στην πραγματικότητα είναι δύο πλευρές της ίδιας διαδικασίας. Για να κρυσταλλωθεί μια ουσία, πρέπει να κρυώσει μέχρι τη θερμοκρασία τήξης., και στη συνέχεια αφαιρέστε την ποσότητα θερμότητας ίση με το γινόμενο της μάζας και ειδική θερμότητασημείο τήξης (λ). Κατά την κρυστάλλωση, η θερμοκρασία δεν αλλάζει.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να κατανοήσουμε αυτόν τον όρο - κρυστάλλωση από υπερκορεσμένα διαλύματα. Σε αυτή την περίπτωση, ο λόγος για τη μετάβαση δεν είναι μόνο η επίτευξη μιας ορισμένης θερμοκρασίας, αλλά και ο βαθμός κορεσμού του διαλύματος με μια συγκεκριμένη ουσία. Σε ένα ορισμένο στάδιο, ο αριθμός των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας γίνεται πολύ μεγάλος, γεγονός που προκαλεί το σχηματισμό μικρών μονοκρυστάλλων. Συνδέουν μόρια από το διάλυμα, παράγοντας ανάπτυξη στρώμα προς στρώμα. Ανάλογα με τις συνθήκες ανάπτυξης, οι κρύσταλλοι έχουν διαφορετικά σχήματα.

Αριθμός μορίων

Είναι ευκολότερο να προσδιορίσετε τον αριθμό των σωματιδίων που περιέχονται σε μια δεδομένη μάζα μιας ουσίας χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Από αυτό προκύπτει ότι ο αριθμός των μορίων είναι ίσος με:

Δηλαδή, είναι απαραίτητο πρώτα απ 'όλα να προσδιοριστεί η ποσότητα της ουσίας ανά συγκεκριμένη μάζα. Στη συνέχεια πολλαπλασιάζεται με τον αριθμό Avogadro, με αποτέλεσμα τον αριθμό των δομικών μονάδων. Για τις ενώσεις, ο υπολογισμός πραγματοποιείται αθροίζοντας το ατομικό βάρος των συστατικών. Εξετάστε ένα απλό παράδειγμα:

Προσδιορίστε τον αριθμό των μορίων του νερού σε 3 γραμμάρια. Ο τύπος (H2O) περιέχει δύο άτομα και ένα . Το συνολικό ατομικό βάρος του ελάχιστου σωματιδίου νερού θα είναι: 1+1+16 = 18 g/mol.

Ποσότητα ουσίας σε 3 γραμμάρια νερού:

Αριθμός μορίων:

1/6 x 6 x 1023 = 1023.

Τύπος μοριακής μάζας

Ένα mole περιέχει πάντα τον ίδιο αριθμό ελάχιστων σωματιδίων. Επομένως, γνωρίζοντας τη μάζα ενός mole, μπορούμε να το διαιρέσουμε με τον αριθμό των μορίων (αριθμός Avogadro), με αποτέλεσμα τη μάζα μιας μονάδας συστήματος.

Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός ο τύπος ισχύει μόνο για ανόργανα μόρια. Τα οργανικά μόρια είναι πολύ μεγαλύτερα, το μέγεθος ή το βάρος τους έχουν τελείως διαφορετικές σημασίες.

Μοριακή μάζα αερίου

η μοριακή μάζα είναι μάζα σε κιλά ενός mol μιας ουσίας. Δεδομένου ότι ένα mole περιέχει τον ίδιο αριθμό δομικών μονάδων, ο τύπος μοριακής μάζας μοιάζει με αυτό:

M = κ × κ

όπου k είναι ο συντελεστής αναλογικότητας.

Mr είναι η ατομική μάζα της ουσίας.

Η μοριακή μάζα ενός αερίου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron:

pV=mRT/M,

από το οποίο μπορείτε να συμπεράνετε:

M=mRT/pV

Έτσι, η μοριακή μάζα ενός αερίου είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο της μάζας του αερίου επί τη θερμοκρασία και την καθολική σταθερά του αερίου και αντιστρόφως ανάλογη με το γινόμενο της πίεσης του αερίου και του όγκου του.

Προσοχή!Πρέπει να σημειωθεί ότι η μοριακή μάζα ενός αερίου ως στοιχείου μπορεί να διαφέρει από ένα αέριο ως ουσία, για παράδειγμα, η γραμμομοριακή μάζα του στοιχείου οξυγόνο (Ο) είναι 16 g/mol και η μάζα του οξυγόνου ως ουσίας (Ο2) είναι 32 g/mol.

Βασικές διατάξεις των Τ.Π.Ε.

Φυσική σε 5 λεπτά - μοριακή φυσική

συμπέρασμα

Οι τύποι που περιέχονται στη μοριακή φυσική και τη θερμοδυναμική καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό των ποσοτικών τιμών όλων των διεργασιών που συμβαίνουν με στερεά και αέρια. Τέτοιοι υπολογισμοί είναι απαραίτητοι τόσο στη θεωρητική έρευνα όσο και στην πράξη, αφού συμβάλλουν στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων.

Τα άτομα και τα μόρια είναι τα μικρότερα σωματίδια ύλης, επομένως, ως μονάδα μέτρησης, μπορείτε να επιλέξετε τη μάζα ενός από τα άτομα και να εκφράσετε τις μάζες άλλων ατόμων σε σχέση με το επιλεγμένο. Τι είναι λοιπόν η μοριακή μάζα και ποια είναι η διάστασή της;

Τι είναι η μοριακή μάζα;

Ο ιδρυτής της θεωρίας των ατομικών μαζών ήταν ο επιστήμονας Dalton, ο οποίος συνέταξε έναν πίνακα ατομικών μαζών και πήρε ως μονάδα τη μάζα ενός ατόμου υδρογόνου.

Μοριακή μάζα είναι η μάζα ενός mol μιας ουσίας. Ένα mole, με τη σειρά του, είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει μια ορισμένη ποσότητα από τα μικρότερα σωματίδια που συμμετέχουν σε χημικές διεργασίες. Ο αριθμός των μορίων σε ένα mole ονομάζεται αριθμός Avogadro. Αυτή η τιμή είναι σταθερή και δεν αλλάζει.

Ρύζι. 1. Ο αριθμητικός τύπος του Avogadro.

Έτσι, η μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι η μάζα ενός mol, στην οποία υπάρχουν 6,02 * 10^23 στοιχειώδη σωματίδια.

Ο αριθμός του Avogadro πήρε το όνομά του προς τιμήν του Ιταλού επιστήμονα Amedeo Avagadro, ο οποίος απέδειξε ότι ο αριθμός των μορίων σε ίσους όγκους αερίων είναι πάντα ο ίδιος.

Μοριακή μάζα σε διεθνές σύστημαΤο SI μετριέται σε kg/mol, αν και αυτή η τιμή εκφράζεται συνήθως σε γραμμάρια/mol. Αυτή η τιμή υποδηλώνεται Αγγλική επιστολή M, και ο τύπος για τη μοριακή μάζα έχει ως εξής:

όπου m είναι η μάζα της ουσίας και v η ποσότητα της ουσίας.

Ρύζι. 2. Υπολογισμός της μοριακής μάζας.

Πώς να βρείτε τη μοριακή μάζα μιας ουσίας;

Ο πίνακας του D. I. Mendeleev θα βοηθήσει στον υπολογισμό της μοριακής μάζας μιας ουσίας. Πάρτε οποιαδήποτε ουσία, για παράδειγμα, το θειικό οξύ Ο τύπος του είναι ο εξής: H 2 SO 4. Τώρα ας στραφούμε στον πίνακα και ας δούμε ποια είναι η ατομική μάζα καθενός από τα στοιχεία που αποτελούν το οξύ. Θειικό οξύΑποτελείται από τρία στοιχεία - υδρογόνο, θείο και οξυγόνο. Η ατομική μάζα αυτών των στοιχείων, αντίστοιχα, είναι 1, 32, 16.

Αποδεικνύεται ότι το συνολικό μοριακό βάρος είναι 98 μονάδες ατομικής μάζας (1 * 2 + 32 + 16 * 4). Έτσι, ανακαλύψαμε ότι ένα mole θειικού οξέος ζυγίζει 98 γραμμάρια.

Η μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι αριθμητικά ίση με τη σχετική μοριακή μάζα αν οι δομικές μονάδες της ουσίας είναι μόρια. Η μοριακή μάζα μιας ουσίας μπορεί επίσης να είναι ίση με τη σχετική ατομική μάζα εάν οι δομικές μονάδες της ουσίας είναι άτομα.

Μέχρι το 1961, το άτομο οξυγόνου λαμβανόταν ως μονάδα ατομικής μάζας, αλλά όχι ολόκληρο το άτομο, αλλά το 1/16 μέρος του. Ταυτόχρονα, οι χημικές και φυσικές μονάδες μάζας δεν ήταν ίδιες. Το χημικό ήταν 0,03% περισσότερο από το φυσικό.

Επί του παρόντος, έχει υιοθετηθεί ένα ενιαίο σύστημα μέτρησης στη φυσική και τη χημεία. Ως τυπική ε.α.μ. Επιλέγεται το 1/12 της μάζας του ατόμου άνθρακα.

Ρύζι. 3. Τύπος της μονάδας ατομικής μάζας του άνθρακα.

Η μοριακή μάζα οποιουδήποτε αερίου ή ατμού είναι πολύ εύκολο να μετρηθεί. Αρκεί να χρησιμοποιήσετε τον έλεγχο. Ο ίδιος όγκος μιας αέριας ουσίας είναι ίσος σε ποσότητα με μια άλλη στην ίδια θερμοκρασία. Με γνωστό τρόποΗ μέτρηση του όγκου του ατμού είναι ο προσδιορισμός της ποσότητας του αέρα που μετατοπίζεται. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια πλευρική έξοδο που οδηγεί στη συσκευή μέτρησης.

Η έννοια της μοριακής μάζας είναι πολύ σημαντική στη χημεία. Ο υπολογισμός του είναι απαραίτητος για τη δημιουργία συμπλοκών πολυμερών και πολλών άλλων αντιδράσεων. Στα φαρμακευτικά προϊόντα, η συγκέντρωση μιας δεδομένης ουσίας σε μια ουσία προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας μοριακή μάζα. Επίσης, η μοριακή μάζα είναι σημαντική για την παροχή βιοχημικών μελετών (η διαδικασία ανταλλαγής στο στοιχείο).

Στις μέρες μας, χάρη στην ανάπτυξη της επιστήμης, είναι γνωστά τα μοριακά βάρη όλων σχεδόν των συστατικών του αίματος, συμπεριλαμβανομένης της αιμοσφαιρίνης.

Στη χημεία, δεν χρησιμοποιούνται οι τιμές των απόλυτων μαζών των μορίων, αλλά χρησιμοποιείται η τιμή της σχετικής μοριακής μάζας. Δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα. Αυτή η τιμή συμβολίζεται με Mr.

Το σχετικό μοριακό βάρος είναι ίσο με το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών των ατόμων που το αποτελούν. Να υπολογίσετε το σχετικό μοριακό βάρος του νερού.

Γνωρίζετε ότι ένα μόριο νερού περιέχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Τότε η σχετική μοριακή του μάζα θα είναι ίση με το άθροισμα των προϊόντων της σχετικής ατομικής μάζας του καθενός χημικό στοιχείοαπό τον αριθμό των ατόμων του σε ένα μόριο νερού:

Γνωρίζοντας τα σχετικά μοριακά βάρη των αερίων ουσιών, μπορεί κανείς να συγκρίνει τις πυκνότητες τους, δηλαδή να υπολογίσει τη σχετική πυκνότητα ενός αερίου από ένα άλλο - D (A / B). Η σχετική πυκνότητα του αερίου Α για το αέριο Β είναι ίση με την αναλογία των σχετικών μοριακών μαζών τους:

Υπολογίστε τη σχετική πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα για το υδρογόνο:

Τώρα υπολογίζουμε τη σχετική πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα για το υδρογόνο:

D(co.g./υδρογόνο.) = M r (co. g.) : M r (υδρογόνο.) = 44:2 = 22.

Με αυτόν τον τρόπο, διοξείδιο του άνθρακα 22 φορές βαρύτερο από το υδρογόνο.

Όπως γνωρίζετε, ο νόμος του Avogadro ισχύει μόνο για αέριες ουσίες. Αλλά οι χημικοί πρέπει να έχουν μια ιδέα για τον αριθμό των μορίων και σε μέρη υγρών ή στερεών ουσιών. Επομένως, για να συγκρίνουν τον αριθμό των μορίων σε ουσίες, οι χημικοί εισήγαγαν την τιμή - μοριακή μάζα .

Η μοριακή μάζα συμβολίζεται Μ, είναι αριθμητικά ίσο με το σχετικό μοριακό βάρος.

Ο λόγος της μάζας μιας ουσίας προς τη μοριακή της μάζα ονομάζεται ποσότητα ύλης .

Η ποσότητα μιας ουσίας συμβολίζεται n. Αυτό είναι ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό ενός μέρους μιας ουσίας, μαζί με τη μάζα και τον όγκο. Η ποσότητα μιας ουσίας μετριέται σε mole.

Η λέξη "mole" προέρχεται από τη λέξη "molecule". Ο αριθμός των μορίων σε ίσες ποσότητες μιας ουσίας είναι ίδιος.

Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι 1 mol μιας ουσίας περιέχει σωματίδια (για παράδειγμα, μόρια). Αυτός ο αριθμός ονομάζεται αριθμός του Avogadro. Και αν προσθέσετε μια μονάδα μέτρησης σε αυτό - 1 / mol, τότε θα είναι φυσική ποσότητα- Η σταθερά του Avogadro, η οποία συμβολίζεται N A.

Η μοριακή μάζα μετράται σε g/mol. Η φυσική έννοια της μοριακής μάζας είναι ότι αυτή η μάζα είναι 1 mole μιας ουσίας.

Σύμφωνα με το νόμο του Avogadro, 1 mole οποιουδήποτε αερίου θα καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο. Ο όγκος ενός mol αερίου ονομάζεται μοριακός όγκος και συμβολίζεται με V n .

Υπό κανονικές συνθήκες (και αυτό είναι 0 ° C και κανονική πίεση- 1 atm. ή 760 mmHg Τέχνη. ή 101,3 kPa) ο μοριακός όγκος είναι 22,4 l / mol.

Στη συνέχεια η ποσότητα της αέριας ουσίας στο n.o. μπορεί να υπολογιστεί ως η αναλογία όγκου αερίου προς μοριακό όγκο.

ΕΡΓΑΣΙΑ 1. Ποια ποσότητα ουσίας αντιστοιχεί σε 180 g νερού;

ΕΡΓΑΣΙΑ 2.Ας υπολογίσουμε τον όγκο στο n.o., που θα καταληφθεί από διοξείδιο του άνθρακα σε ποσότητα 6 mol.

Βιβλιογραφία

1. Συλλογή εργασιών και ασκήσεων στη χημεία: 8η τάξη: στο σχολικό βιβλίο του Π.Α. Orzhekovsky και άλλοι "Χημεία, τάξη 8" / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Χέγκελ. - Μ.: AST: Astrel, 2006. (σελ. 29-34)
2. Ushakova O.V. Τετράδιο εργασιών Χημείας: 8η τάξη: στο σχολικό βιβλίο του Π.Α. Orzhekovsky και άλλοι.«Χημεία. Βαθμός 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; κάτω από. εκδ. καθ. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (σελ. 27-32)
3. Χημεία: 8η τάξη: σχολικό βιβλίο. για στρατηγό ιδρύματα / Π.Α. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Ποντάκ. M.: AST: Astrel, 2005. (§§ 12, 13)
4. Χημεία: ανόρ. χημεία: σχολικό βιβλίο. για 8 κύτταρα. γενικό ίδρυμα / Γ.Ε. Ρουτζίτης, Φ.Γ. Φέλντμαν. - M .: Εκπαίδευση, JSC "Moscow textbooks", 2009. (§§ 10, 17)
5. Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά. Τόμος 17. Χημεία / Κεφ. επιμέλεια V.A. Volodin, επικεφαλής. επιστημονικός εκδ. I. Leenson. - Μ.: Avanta +, 2003.

1. Μια ενιαία συλλογή ψηφιακών εκπαιδευτικών πόρων ().
2. Ηλεκτρονική έκδοσηπεριοδικό "Chemistry and Life" ().
3. Δοκιμές χημείας (διαδικτυακά) ().

Εργασία για το σπίτι

1.σελ. 69 Νο. 3; σελ. 73 Αρ. 1, 2, 4από το σχολικό βιβλίο "Χημεία: 8η τάξη" (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M .: AST: Astrel, 2005).

2. №№ 65, 66, 71, 72 από τη Συλλογή εργασιών και ασκήσεων στη χημεία: 8η τάξη: στο σχολικό βιβλίο του Π.Α. Orzhekovsky και άλλοι "Χημεία, τάξη 8" / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Χέγκελ. - M.: AST: Astrel, 2006.

Το κείμενο της εργασίας τοποθετείται χωρίς εικόνες και τύπους.
Πλήρη έκδοσηη εργασία είναι διαθέσιμη στην καρτέλα "Αρχεία εργασίας" σε μορφή PDF

Εισαγωγή

Στη μελέτη της χημείας και της φυσικής, έννοιες όπως "άτομο", "σχετικές ατομικές και μοριακές μάζες ενός χημικού στοιχείου" παίζουν σημαντικό ρόλο. Φαίνεται ότι τίποτα νέο δεν έχει ανακαλυφθεί σε αυτήν την περιοχή εδώ και πολύ καιρό. Ωστόσο, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) βελτιώνει κάθε χρόνο τις τιμές των ατομικών μαζών των χημικών στοιχείων. Τα τελευταία 20 χρόνια, οι ατομικές μάζες 36 στοιχείων έχουν διορθωθεί, 18 από τα οποία δεν έχουν ισότοπα.

Λαμβάνοντας μέρος στον Πανρωσικό γύρο πλήρους απασχόλησης της Ολυμπιάδας στις Φυσικές Επιστήμες, μας προσφέρθηκε η ακόλουθη εργασία: «Προτείνετε μια μέθοδο για τον προσδιορισμό της μοριακής μάζας μιας ουσίας σε σχολικό εργαστήριο».

Αυτό το έργο ήταν καθαρά θεωρητικό και το αντιμετώπισα με επιτυχία. Αποφάσισα λοιπόν πειραματικά, σε συνθήκες σχολικού εργαστηρίου, να υπολογίσω τη μοριακή μάζα μιας ουσίας.

Στόχος:

Προσδιορίστε πειραματικά τη μοριακή μάζα μιας ουσίας σε σχολικό εργαστήριο.

Καθήκοντα:

Μελετήστε την επιστημονική βιβλιογραφία, η οποία περιγράφει τον τρόπο υπολογισμού της σχετικής ατομικής και μοριακής μάζας.

Προσδιορίστε πειραματικά τη μοριακή μάζα μιας ουσίας σε αέρια και στερεά κατάσταση χρησιμοποιώντας φυσικές μεθόδους.

Βγαζω συμπερασματα.

II. Κύριο μέρος

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ:

Σχετική ατομική μάζαείναι η μάζα ενός χημικού στοιχείου που εκφράζεται σε μονάδες ατομικής μάζας (a.m.u.). Για 1 αμμου Υιοθετείται το 1/12 της μάζας ενός ισοτόπου άνθρακα με ατομικό βάρος 12. 1 amu = 1,6605655 10 -27 kg.

Σχετική ατομική μάζα - δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου ατόμου ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας του ισοτόπου 12 C.

ισότοπα- άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου, που έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων και τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα, επομένως έχουν διαφορετικές σχετικές ατομικές μάζες.

Η μοριακή μάζα μιας ουσίας είναιαυτή η μάζα μιας ουσίας που λαμβάνεται σε ποσότητα 1 mol.

1 mol -Αυτή είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει τον ίδιο αριθμό ατόμων (μόρια) όπως υπάρχουν σε 12 g άνθρακα.

Ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας- Αυτό είναι ένα φυσικό μέγεθος που δείχνει πόση θερμότητα είναι απαραίτητο να μεταδοθεί σε ένα θέμα με μάζα 1 kg για να αλλάξει η θερμοκρασία του κατά 1 0 C.

Θερμοχωρητικότητα-είναι το γινόμενο της ειδικής θερμοχωρητικότητας μιας ουσίας και της μάζας της.

Η ιστορία του προσδιορισμού των ατομικών μαζών των χημικών στοιχείων:

Αφού ανέλυσα διάφορες πηγές βιβλιογραφίας σχετικά με την ιστορία του προσδιορισμού των σχετικών ατομικών μαζών διαφόρων χημικών στοιχείων, αποφάσισα να συνοψίσω τα δεδομένα σε έναν πίνακα, ο οποίος είναι αρκετά βολικός, επειδή. v διάφορες πηγέςΟι βιβλιογραφικές πληροφορίες δίνονται αόριστα:

Πλήρες όνομα του επιστήμονα, έτος	Συμβολή στη μελέτη και τον προσδιορισμό των σχετικών ατομικών μαζών	Σημείωση
Τζον Ντάλτον	Είναι σαφές ότι είναι αδύνατο να ζυγιστούν απευθείας τα άτομα. Ο Ντάλτον μίλησε μόνο για «την αναλογία των βαρών των μικρότερων σωματιδίων αερίων και άλλων σωμάτων», δηλαδή για τις σχετικές μάζες τους. Ως μονάδα μάζας, ο Dalton πήρε τη μάζα του ατόμου του υδρογόνου και για να βρει τις μάζες άλλων ατόμων, χρησιμοποίησε τις ποσοστιαίες συνθέσεις διαφόρων ενώσεων υδρογόνου με άλλα στοιχεία που βρέθηκαν από διαφορετικούς ερευνητές. Ο Dalton συνέταξε τον πρώτο στον κόσμο πίνακα των σχετικών ατομικών μαζών ορισμένων στοιχείων.
Ουίλιαμ Προυτ	Πρότεινε ότι από το ελαφρύτερο στοιχείο - το υδρογόνο, όλα τα άλλα στοιχεία θα μπορούσαν να προκύψουν με συμπύκνωση. Στην περίπτωση αυτή, οι ατομικές μάζες όλων των στοιχείων πρέπει να είναι πολλαπλάσιο της μάζας του ατόμου του υδρογόνου. Για μονάδα ατομικής μάζας, πρότεινε να επιλεγεί το υδρογόνο.	Μόνο στο επόμενο με τα χρόνια, αποδείχθηκε ότι η υπόθεση του Prout επιβεβαιώθηκε las: όλα τα στοιχεία σχηματίστηκαν πραγματικά κατά την έκρηξη των σουπερνόβα από τους πυρήνες των ατόμων υδρογόνου - πρωτονίων, καθώς και των νετρονίων.
1819 Dulong P.I., A.T. Petit:	Εμπειρικός κανόνας: προϊόν ατομικής μάζας και θερμοχωρητικότητας- η τιμή είναι σταθερή. Ο κανόνας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα για τον προσδιορισμό της σχετικής ατομικής μάζας ορισμένων ουσιών	Ο Berzelius, βάσει του κανόνα, διόρθωσε κάποιες ατομικές μάζες μετάλλων
Στας, Ρίτσαρντς	Διευκρίνιση της σχετικής ατομικής μάζας ορισμένων στοιχείων.
S. Cannizzaro	Προσδιορισμός της σχετικής ατομικής μάζας ορισμένων στοιχείων με τον προσδιορισμό των γνωστών σχετικών μοριακών μαζών των πτητικών ενώσεων των στοιχείων
Stas, Βέλγιο	Πρότεινε να αλλάξει η μονάδα ατομικής μάζας και να επιλεγεί το άτομο οξυγόνου ως νέο πρότυπο. Η μάζα ενός ατόμου οξυγόνου λήφθηκε ίση με 16.000 μονάδες μέτρησης και έγινε το 1/16 αυτής της μάζας οξυγόνου.
	Πλήρης διάψευση της υπόθεσης Prout που βασίζεται στον προσδιορισμό της αναλογίας των μαζών των χημικών στοιχείων σε ορισμένες ενώσεις
D.I. Mendeleev	Προσδιορίστηκε και διορθώθηκε με βάση Περιοδικός Πίνακαςσχετικές ατομικές μάζες ορισμένων γνωστών και μη ανακαλυφθέντων χημικών στοιχείων.
	Εγκρίθηκε η λεγόμενη κλίμακα οξυγόνου, όπου η μάζα ενός ατόμου οξυγόνου λήφθηκε ως πρότυπο
Theodore William Richards	Στις αρχές του 20ου αιώνα προσδιόρισε με μεγάλη ακρίβεια τις ατομικές μάζες 25 χημικών στοιχείων και διόρθωσε τα λάθη που είχαν κάνει νωρίτερα άλλοι χημικοί.
	Δημιούργησε ένα φασματογράφο μάζας για τον προσδιορισμό των σχετικών ατομικών μαζών
	Η μονάδα ατομικής μάζας (a.m.u.) ελήφθη ως το 1/12 της μάζας του ισοτόπου άνθρακα 12C (μονάδα άνθρακα). (1 amu, ή 1D (dalton), σε μονάδες μάζας SI είναι 1,6605710-27 kg.)

Γνωρίζοντας τη σχετική ατομική μάζα ενός ατόμου, μπορείτε να προσδιορίσετε τη μοριακή μάζα μιας ουσίας: M \u003d Ar 10̄ ³ kg / mol

Μέθοδοι για τον προσδιορισμό των μοριακών βαρών των στοιχείων:

Το ατομικό και το μοριακό βάρος μπορούν να προσδιοριστούν είτε με φυσικές είτε με χημικές μεθόδους. Χημικές Μέθοδοιδιαφέρουν στο ότι σε ένα από τα στάδια δεν περιλαμβάνουν τα ίδια τα άτομα, αλλά τους συνδυασμούς τους.

Φυσικές μέθοδοι:

1 τρόπος. Dulog και Petit law

Το 1819, ο Dulong, μαζί με τον A.T. Petit, καθιέρωσε τον νόμο της θερμοχωρητικότητας των στερεών, σύμφωνα με τον οποίο το γινόμενο των ειδικών θερμοχωρητικοτήτων των απλών στερεών και της σχετικής ατομικής μάζας των συστατικών στοιχείων είναι μια περίπου σταθερή τιμή (σε σύγχρονες μονάδες μέτρησης ίση με περίπου Cv Ar = 25,12 J/(g.K)); τώρα αυτή η αναλογία ονομάζεται νόμος Dulong-Petit. Ο νόμος της ειδικής θερμοχωρητικότητας, ο οποίος για αρκετό καιρό παρέμεινε απαρατήρητος από τους σύγχρονους, λειτούργησε στη συνέχεια ως βάση για τη μέθοδο κατά προσέγγιση εκτίμησης των ατομικών μαζών των βαρέων στοιχείων. Από τους νόμους Dulong και Petit προκύπτει ότι διαιρώντας το 25,12 με την ειδική θερμοχωρητικότητα μιας απλής ουσίας, η οποία προσδιορίζεται εύκολα πειραματικά, μπορεί κανείς να βρει την κατά προσέγγιση τιμή της σχετικής ατομικής μάζας δεδομένο στοιχείο. Και γνωρίζοντας τη σχετική ατομική μάζα του στοιχείου, μπορείτε να προσδιορίσετε τη μοριακή μάζα της ουσίας.

M \u003d Mr 10̵ ³ kg / mol

Στο αρχικό στάδιοΣτην ανάπτυξη της φυσικής και της χημείας, η ειδική θερμική χωρητικότητα ενός στοιχείου ήταν ευκολότερο να προσδιοριστεί από πολλές άλλες παραμέτρους, επομένως, χρησιμοποιώντας αυτόν τον νόμο, καθορίστηκαν κατά προσέγγιση τιμές της ΣΧΕΤΙΚΗΣ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΜΑΖΑΣ.

Που σημαίνει, Ar=25,12/s

c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας

Για να προσδιορίσουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα ενός στερεού σώματος, θα πραγματοποιήσουμε το ακόλουθο πείραμα:

1. 1. 1. Ρίξτε στο θερμιδόμετρο ζεστό νερόκαι προσδιορίστε τη μάζα και την αρχική του θερμοκρασία.

         Ας προσδιορίσουμε τη μάζα ενός στερεού σώματος που αποτελείται από μια άγνωστη ουσία, τη σχετική ατομική μάζα της οποίας πρέπει να προσδιορίσουμε. Καθορίζουμε επίσης την αρχική του θερμοκρασία (η αρχική του θερμοκρασία είναι ίση με τη θερμοκρασία του αέρα δωματίου, αφού το σώμα βρίσκεται σε αυτό το δωμάτιο για μεγάλο χρονικό διάστημα).

         Βάζουμε στο θερμιδόμετρο με ζεστό νερόστερεό σώμα και προσδιορίστε τη θερμοκρασία που έχει καθοριστεί στο θερμιδόμετρο.

         Έχοντας κάνει τον απαραίτητο υπολογισμό, προσδιορίζουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα του στερεού.

Q1=c1m1(t-t1), όπου Q1 είναι η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το νερό ως αποτέλεσμα μεταφοράς θερμότητας, c1 είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού (τιμή πίνακα), m1 είναι η μάζα του νερού, t είναι η τελική θερμοκρασία, t 1 είναι η αρχική θερμοκρασία του νερού, Q2=c2m2(t-t2), όπου Q2 είναι η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνει το στερεό σώμα ως αποτέλεσμα μεταφοράς θερμότητας, c2 είναι η ειδική θερμότητα της ουσίας (που θα προσδιοριστεί), m2 είναι η μάζα της ουσίας, t 2 είναι η αρχική θερμοκρασία του το υπό μελέτη σώμα, γιατί την εξίσωση ισορροπία θερμότηταςμοιάζει με: Q1 + Q2 = 0 ,

τότε c2 = c1m1(t-t1) /(- m2(t-t2))

						s, J/ (kg 0 K)

Σημαίνω σχετική ατομική μάζααποδείχθηκαν ουσίες

Ar = 26,5 π.μ.

Ως εκ τούτου, μοριακή μάζαα ισούται με M \u003d 0,0265 kg / mol.

Μασίφ σώμα - μπάρα αλουμινίου

2 τρόπος. Υπολογίστε τη μοριακή μάζα του αέρα.

Χρησιμοποιώντας την κατάσταση ισορροπίας του συστήματος, μπορείτε επίσης να υπολογίσετε τη μοριακή μάζα μιας ουσίας, όπως ενός αερίου, όπως ο αέρας.

Fa = Fstrand(Η δύναμη του Αρχιμήδη ενεργεί Μπαλόνιεξισορροπείται από τη συνολική δύναμη της βαρύτητας που επενεργεί στο κέλυφος της μπάλας, το αέριο στη σφαίρα και το φορτίο που αιωρείται από την μπάλα.). Φυσικά, δεδομένου ότι η μπάλα αιωρείται στον αέρα (δεν ανεβαίνει ούτε πέφτει).

Φά- η δύναμη του Αρχιμήδη που ενεργεί στην μπάλα στον αέρα

Fa \u003d ρvg Vsh

ρv -πυκνότητα αέρα

F1- η βαρύτητα που επενεργεί στο κέλυφος της μπάλας και το αέριο (ήλιο) μέσα στην μπάλα

F1=mob g + mgel g

F2είναι η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί το φορτίο

F2=mg g

Παίρνουμε τον τύπο: ρινγκ Vsh= όχλος g + mgel g + mg g (1)

Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο Mendeleev-Clapeyron για να υπολογίσουμε τη μοριακή μάζα του αέρα:

Εκφράστε τη μοριακή μάζα του αέρα:

Στην εξίσωση (3), αντικαθιστούμε την εξίσωση (2) αντί για την πυκνότητα του αέρα. Έτσι, πήραμε τον τύπο για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας του αέρα:

Επομένως, για να βρείτε τη μοριακή μάζα του αέρα, πρέπει να μετρήσετε:

1) μάζα φορτίου

2) μάζα ηλίου

3) μάζα κελύφους

4) θερμοκρασία αέρα

5) πίεση αέρα (ατμοσφαιρική πίεση)

6) τον όγκο της μπάλας

Rείναι η καθολική σταθερά αερίου, R=8,31 J/(mol K)

Το βαρόμετρο έδειξε ατμοσφαιρική πίεση

ίσος pa = 96000Pa

Θερμοκρασία αέρα στο δωμάτιο:

Τ=23 +273=297Κ

Προσδιορίσαμε τη μάζα του φορτίου και τη μάζα του κελύφους της μπάλας χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικές ζυγαριές:

mg = 8,02 g

Μάζα κελύφους μπάλας:

mo = 3,15 g

Προσδιορίσαμε τον όγκο της σφαίρας με δύο τρόπους:

α) η μπάλα μας αποδείχθηκε στρογγυλή. Μετρώντας την περιφέρεια της μπάλας σε πολλά σημεία, προσδιορίσαμε την ακτίνα της μπάλας. Και μετά ο όγκος του: V=4/3 πR3

L=2πR, Lav= 85,8cm= 0,858m, άρα R=0,137m

Vsh= 0,0107 m³

β) ρίξε νερό στον κουβά μέχρι την άκρη, αφού τον βάλεις με μπανιέρα για να στραγγίσει το νερό. Κατεβάσαμε τη μπάλα εντελώς στο νερό, μέρος του νερού χύθηκε στο λουτρό κάτω από τον κάδο, μετρώντας τον όγκο του χυμένου νερού από τον κάδο, προσδιορίσαμε τον όγκο μπαλόνι: Vwater \u003d Vsh \u003d 0,011 m³

(Η μπάλα στην εικόνα ήταν πιο κοντά στην κάμερα, άρα φαίνεται μεγαλύτερη)

Έτσι, για τον υπολογισμό, λάβαμε τη μέση τιμή του όγκου της μπάλας:

Vsh = 0,0109 m³

Προσδιορίζουμε τη μάζα ηλίου χρησιμοποιώντας την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron, δεδομένου ότι η θερμοκρασία ηλίου είναι ίση με τη θερμοκρασία του αέρα και η πίεση ηλίου μέσα στη σφαίρα είναι ίση με την ατμοσφαιρική.

Μοριακή μάζα ηλίου 0,004 kg/mol:

mgel = 0,00169 kg

Αντικαθιστώντας όλα τα αποτελέσματα των μετρήσεων στον τύπο (4), λαμβάνουμε την τιμή της μοριακής μάζας του αέρα:

Μ= 0,030 kg/mol

(πίνακας τιμή μοριακής μάζας

αέρας 0,029 kg/mol)

Συμπέρασμα:σε ένα σχολικό εργαστήριο, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί με φυσικές μεθόδους η σχετική ατομική μάζα ενός χημικού στοιχείου και η μοριακή μάζα μιας ουσίας. Έχοντας κάνει αυτή η δουλειά, έμαθα πολλά για τον τρόπο προσδιορισμού της σχετικής ατομικής μάζας. Φυσικά, πολλές μέθοδοι είναι απρόσιτες στο σχολικό εργαστήριο, αλλά, ωστόσο, ακόμη και χρησιμοποιώντας στοιχειώδη εξοπλισμό, κατάφερα να προσδιορίσω πειραματικά και φυσικά τη σχετική ατομική μάζα ενός χημικού στοιχείου και τη μοριακή μάζα μιας ουσίας. Ως εκ τούτου, εκπλήρωσα το σκοπό και τα καθήκοντα που τέθηκαν σε αυτήν την εργασία.

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

alchemik.ru

alhimikov.net

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molar_mass

Γ. Ι. Ντερυαμπίνα, Γ. Β. Κανταρία. 2.2 Μοριακή μάζα. Organic Chemistry: A Web Textbook.

http://kf.info.urfu.ru/glavnaja/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molar_mass h

Το μοριακό βάρος είναι μια από τις βασικές έννοιες στη σύγχρονη χημεία. Η εισαγωγή του έγινε δυνατή μετά την επιστημονική τεκμηρίωση της δήλωσης του Avogadro ότι πολλές ουσίες αποτελούνται από τα μικρότερα σωματίδια - μόρια, καθένα από τα οποία, με τη σειρά του, αποτελείται από άτομα. Η επιστήμη οφείλει μεγάλο μέρος αυτής της κρίσης στον Ιταλό χημικό Amadeo Avogadro, ο οποίος τεκμηρίωσε επιστημονικά τη μοριακή δομή των ουσιών και έδωσε στη χημεία πολλές από τις πιο σημαντικές έννοιες και νόμους.

Μονάδες μάζας στοιχείων

Αρχικά, το άτομο υδρογόνου θεωρήθηκε ως η βασική μονάδα ατομικής και μοριακής μάζας ως το ελαφρύτερο από τα στοιχεία του σύμπαντος. Αλλά οι ατομικές μάζες υπολογίστηκαν κυρίως με βάση τις ενώσεις οξυγόνου τους, έτσι αποφασίστηκε να επιλεγεί ένα νέο πρότυπο για τον προσδιορισμό των ατομικών μαζών. Η ατομική μάζα του οξυγόνου λήφθηκε ίση με 15, η ατομική μάζα της ελαφρύτερης ουσίας στη Γη, του υδρογόνου, - 1. Το 1961, το σύστημα οξυγόνου για τον προσδιορισμό του βάρους έγινε γενικά αποδεκτό, αλλά δημιούργησε ορισμένες ενοχλήσεις.

Το 1961, υιοθετήθηκε μια νέα κλίμακα σχετικών ατομικών μαζών, το πρότυπο της οποίας ήταν το ισότοπο άνθρακα 12 C. Η μονάδα ατομικής μάζας (συντομογραφία a.m.u.) είναι το 1/12 της μάζας αυτού του προτύπου. Προς το παρόν, η ατομική μάζα αναφέρεται στη μάζα ενός ατόμου, η οποία πρέπει να εκφράζεται σε a.m.u.

Μάζα μορίων

Η μάζα ενός μορίου οποιασδήποτε ουσίας είναι ίση με το άθροισμα των μαζών όλων των ατόμων που σχηματίζουν αυτό το μόριο. Το υδρογόνο έχει το μικρότερο μοριακό βάρος ενός αερίου, η ένωση του γράφεται ως H 2 και έχει τιμή κοντά στο δύο. Το μόριο του νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου. Επομένως, το μοριακό του βάρος είναι 15.994 + 2*1.0079=18.0152 π.μ. Τα μεγαλύτερα μοριακά βάρη έχουν πολύπλοκα ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ- πρωτεΐνες και αμινοξέα. Το μοριακό βάρος μιας δομικής μονάδας πρωτεΐνης κυμαίνεται από 600 έως 10 6 και περισσότερο, ανάλογα με τον αριθμό των πεπτιδικών αλυσίδων σε αυτή τη μακρομοριακή δομή.

ΕΛΙΑ δερματος

Ταυτόχρονα με τις τυπικές μονάδες μάζας και όγκου στη χημεία, χρησιμοποιείται μια πολύ ειδική μονάδα συστήματος - το mole.

Ένα mole είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει τόσες δομικές μονάδες (ιόντα, άτομα, μόρια, ηλεκτρόνια) όσες υπάρχουν σε 12 γραμμάρια του ισοτόπου 12 C.

Κατά την εφαρμογή του μέτρου της ποσότητας μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να υποδεικνύονται ποιες δομικές μονάδες εννοούνται. Όπως προκύπτει από την έννοια του "mole", σε κάθε μεμονωμένη περίπτωση θα πρέπει να αναφέρεται ακριβώς ποιες δομικές μονάδες πρόκειται - για παράδειγμα, ένα mole ιόντων H +, ένα mole μορίων H 2 και ούτω καθεξής.

Μοριακό και μοριακό βάρος

Η μάζα μιας ποσότητας μιας ουσίας σε 1 mol μετριέται σε g / mol και ονομάζεται μοριακή μάζα. Η σχέση μεταξύ μοριακής και μοριακής μάζας μπορεί να γραφτεί ως εξίσωση

ν = k × m/M, όπου k είναι ο συντελεστής αναλογικότητας.

Είναι εύκολο να πούμε ότι για οποιουσδήποτε λόγους ο συντελεστής αναλογικότητας θα είναι ίσος με ένα. Πράγματι, το ισότοπο του άνθρακα έχει σχετική μοριακή μάζα 12 amu και, σύμφωνα με τον ορισμό, η μοριακή μάζα αυτής της ουσίας είναι 12 g/mol. Ο λόγος του μοριακού βάρους προς το μοριακό είναι 1. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το μοριακό και το μοριακό βάρος έχουν τις ίδιες αριθμητικές τιμές.

Όγκοι αερίου

Όπως γνωρίζετε, όλες οι ουσίες γύρω μας μπορεί να είναι σε στερεή, υγρή ή αέρια μορφή. κατάσταση συνάθροισης. Για τα στερεά, το πιο κοινό βασικό μέτρο είναι η μάζα, για τα στερεά και τα υγρά ο όγκος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα στερεά διατηρούν το σχήμα και τις τελικές τους διαστάσεις, οι υγρές και αέριες ουσίες δεν έχουν πεπερασμένες διαστάσεις. Η ιδιαιτερότητα κάθε αερίου είναι ότι μεταξύ των δομικών του μονάδων - μόρια, άτομα, ιόντα - η απόσταση είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από τις ίδιες αποστάσεις σε υγρά ή στερεά. Για παράδειγμα, ένα mole νερού υπό κανονικές συνθήκες καταλαμβάνει όγκο 18 ml - περίπου η ίδια ποσότητα χωράει σε μια κουταλιά της σούπας. Ο όγκος ενός mole λεπτού κρυσταλλικού επιτραπέζιο αλάτι- 58,5 ml, και ο όγκος 1 mole ζάχαρης είναι 20 φορές μεγαλύτερος από ένα mole νερού. Απαιτείται ακόμη περισσότερος χώρος για αέρια. Ένα mole αζώτου υπό κανονικές συνθήκες καταλαμβάνει όγκο 1240 φορές μεγαλύτερο από ένα mole νερού.

Έτσι, οι όγκοι των αερίων ουσιών διαφέρουν σημαντικά από τους όγκους των υγρών και των στερεών. Αυτό οφείλεται στη διαφορά στις αποστάσεις μεταξύ των μορίων των ουσιών σε διαφορετικές αθροιστικές καταστάσεις.

Φυσιολογικές συνθήκες

Η κατάσταση οποιουδήποτε αερίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία και την πίεση. Για παράδειγμα, το άζωτο σε θερμοκρασία 20 ° C καταλαμβάνει όγκο 24 λίτρων και στους 100 ° C στην ίδια πίεση - 30,6 λίτρα. Οι χημικοί έλαβαν υπόψη αυτή την εξάρτηση, οπότε αποφασίστηκε να μειωθούν όλες οι εργασίες και μετρήσεις με αέριες ουσίες σε κανονικές συνθήκες. Σε όλο τον κόσμο, οι παράμετροι των κανονικών συνθηκών είναι ίδιες. Για τα αέρια χημικά, αυτά είναι:

• Θερμοκρασία στους 0°C.
• Πίεση στα 101,3 kPa.

Για κανονικές συνθήκες, γίνεται αποδεκτή ειδική συντομογραφία - n.o. Μερικές φορές αυτός ο χαρακτηρισμός δεν γράφεται σε εργασίες, τότε θα πρέπει να ξαναδιαβάσετε προσεκτικά τις συνθήκες του προβλήματος και να φέρετε τις δεδομένες παραμέτρους αερίου σε κανονικές συνθήκες.

Υπολογισμός όγκου 1 mol αερίου

Για παράδειγμα, είναι εύκολο να υπολογιστεί ένα mol οποιουδήποτε αερίου, όπως το άζωτο. Για να γίνει αυτό, πρέπει πρώτα να βρείτε την τιμή του σχετικού μοριακού βάρους του:

M r (N 2)= 2×14=28.

Εφόσον η σχετική μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι αριθμητικά ίση με τη μοριακή μάζα, τότε M(N 2) \u003d 28 g / mol.

Εμπειρικά, διαπιστώθηκε ότι υπό κανονικές συνθήκες, η πυκνότητα του αζώτου είναι 1,25 g / λίτρο.

Ας αντικαταστήσουμε αυτήν την τιμή στον τυπικό τύπο που είναι γνωστός από το μάθημα της σχολικής φυσικής, όπου:

• V είναι ο όγκος του αερίου.
• m είναι η μάζα του αερίου.
• ρ είναι η πυκνότητα του αερίου.

Λαμβάνουμε ότι ο μοριακός όγκος του αζώτου υπό κανονικές συνθήκες

V (N 2) \u003d 25 g / mol: 1,25 g / λίτρο \u003d 22,4 l / mol.

Αποδεικνύεται ότι ένα mole αζώτου καταλαμβάνει 22,4 λίτρα.

Εάν εκτελέσετε αυτήν τη λειτουργία με όλες τις υπάρχουσες αέριες ουσίες, μπορείτε να καταλήξετε σε ένα εκπληκτικό συμπέρασμα: ο όγκος οποιουδήποτε αερίου υπό κανονικές συνθήκες είναι 22,4 λίτρα. Ανεξάρτητα από το είδος του αερίου που μιλάμε, ποια είναι η δομή και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του, ένα mole αυτού του αερίου θα καταλαμβάνει όγκο 22,4 λίτρων.

Ο μοριακός όγκος ενός αερίου είναι μια από τις πιο σημαντικές σταθερές στη χημεία. Αυτή η σταθερά καθιστά δυνατή την επίλυση πολλών χημικών προβλημάτων που σχετίζονται με τη μέτρηση των ιδιοτήτων των αερίων υπό κανονικές συνθήκες.

Αποτελέσματα

Το μοριακό βάρος των αερίων ουσιών είναι σημαντικό για τον προσδιορισμό της ποσότητας μιας ουσίας. Και αν ο ερευνητής γνωρίζει την ποσότητα της ουσίας ενός συγκεκριμένου αερίου, μπορεί να προσδιορίσει τη μάζα ή τον όγκο ενός τέτοιου αερίου. Για το ίδιο τμήμα μιας αέριας ουσίας, πληρούνται ταυτόχρονα οι ακόλουθες συνθήκες:

ν = m/ M ν= V/ V m.

Αν αφαιρέσουμε τη σταθερά ν, μπορούμε να εξισώσουμε αυτές τις δύο παραστάσεις:

Έτσι, μπορείτε να υπολογίσετε τη μάζα ενός τμήματος της ουσίας και τον όγκο της, και το μοριακό βάρος της υπό μελέτη ουσίας θα γίνει γνωστό. Εφαρμόζοντας αυτόν τον τύπο, η αναλογία όγκου-μάζας μπορεί εύκολα να υπολογιστεί. Όταν ανάγεται αυτός ο τύπος στη μορφή M = m V m / V, η μοριακή μάζα της επιθυμητής ένωσης θα γίνει γνωστή. Για να υπολογιστεί αυτή η τιμή αρκεί να γνωρίζουμε τη μάζα και τον όγκο του υπό μελέτη αερίου.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι μια αυστηρή αντιστοιχία μεταξύ του πραγματικού μοριακού βάρους μιας ουσίας και αυτού που βρίσκεται από τον τύπο είναι αδύνατη. Οποιοδήποτε αέριο περιέχει πολλές ακαθαρσίες και πρόσθετα που κάνουν ορισμένες αλλαγές στη δομή του και επηρεάζουν τον προσδιορισμό της μάζας του. Αλλά αυτές οι διακυμάνσεις κάνουν αλλαγές στο τρίτο ή τέταρτο ψηφίο μετά την υποδιαστολή στο αποτέλεσμα που βρέθηκε. Επομένως, για σχολικές εργασίες και πειράματα, τα αποτελέσματα που βρέθηκαν είναι αρκετά εύλογα.