Ikviens zina, ka ķermeņi mums apkārt sastāv no atomiem un molekulām. Viņiem ir dažādas formas un struktūras. Risinot uzdevumus ķīmijā un fizikā, bieži vien ir jāatrod molekulas masa. Apsveriet šajā rakstā vairākas teorētiskas metodes šīs problēmas risināšanai.
Vispārīga informācija
Pirms apsvērt, kā atrast molekulas masu, jums vajadzētu iepazīties ar pašu jēdzienu. Šeit ir daži piemēri.
Par molekulu parasti sauc atomu kopu, ko savā starpā vieno viena vai cita veida ķīmiskā saite. Tāpat tos vajadzētu un var aplūkot kā vienotu veselumu dažādos fizikālos un ķīmiskos procesos. Šīs saites var būt jonu, kovalentas, metāliskas vai van der Vālsa saites.
Plaši zināmajai ūdens molekulai ir ķīmiskā formula H2O. Skābekļa atoms tajā ir savienots ar polāro kovalento saiti ar diviem ūdeņraža atomiem. Šī struktūra nosaka daudzas šķidra ūdens, ledus un tvaika fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Dabasgāzes metāns ir vēl viens spilgts molekulārās vielas pārstāvis. Tā daļiņas veidojasoglekļa atoms un četri ūdeņraža atomi (CH4). Kosmosā molekulām ir tetraedra forma ar oglekli centrā.
Gaiss ir sarežģīts gāzu maisījums, kas galvenokārt sastāv no skābekļa molekulām O2 un slāpekļa N2. Abus veidus savieno spēcīgas dubultās un trīskāršās kovalentās nepolārās saites, kas padara tos ķīmiski ļoti inertus.
Molekulas masas noteikšana pēc tās molmasas
Ķīmisko elementu periodiskā tabula satur lielu daudzumu informācijas, starp kurām ir arī atommasas vienības (amu). Piemēram, ūdeņraža atoma amu ir 1 un skābekļa atomam 16. Katrs no šiem skaitļiem norāda masu gramos, kāda būs sistēmai, kurā ir 1 mols attiecīgā elementa atomu. Atgādinām, ka vielas daudzuma mērvienība 1 mols ir daļiņu skaits sistēmā, kas atbilst Avogadro skaitlim NA, tas ir vienāds ar 6,0210 23.
Apsverot molekulu, viņi izmanto nevis amu, bet molekulmasas jēdzienu. Pēdējā ir vienkārša a.m.u summa. atomiem, kas veido molekulu. Piemēram, H2O molārā masa būtu 18 g/mol, bet O2 32 g/mol. Ja jums ir vispārēja koncepcija, varat turpināt aprēķinus.
Molmasu M ir viegli izmantot, lai aprēķinātu molekulas masu m1. Lai to izdarītu, izmantojiet vienkāršu formulu:
m1=M/NA.
Dažos uzdevumosvar dot sistēmas m masu un vielas daudzumu tajā n. Šajā gadījumā vienas molekulas masu aprēķina šādi:
m1=m/(nNA).
Ideāla gāze
Šo jēdzienu sauc par tādu gāzi, kuras molekulas lielā ātrumā nejauši pārvietojas dažādos virzienos, nesadarbojas viena ar otru. Attālumi starp tiem ievērojami pārsniedz viņu pašu izmērus. Šādam modelim ir patiesa šāda izteiksme:
PV=nRT.
To sauc par Mendeļejeva-Klepeirona likumu. Kā redzat, vienādojums saista spiedienu P, tilpumu V, absolūto temperatūru T un vielas daudzumu n. Formulā R ir gāzes konstante, kas skaitliski vienāda ar 8,314. Rakstīto likumu sauc par universālu, jo tas nav atkarīgs no sistēmas ķīmiskā sastāva.
Ja zināmi trīs termodinamiskie parametri - T, P, V un sistēmas vērtība m, tad ideālas gāzes molekulas masu m1 nav grūti noteikt. pēc šādas formulas:
m1=mRT/(NAPV).
Šo izteiksmi var uzrakstīt arī kā gāzes blīvumu ρ un Bolcmaņa konstanti kB:
m1=ρkBT/P.
Problēmas piemērs
Ir zināms, ka dažu gāzu blīvums ir 1,225 kg/m3pie atmosfēras spiediena 101325 Pa un temperatūras 15 oC. Kāda ir molekulas masa? Par kādu gāzi jūs runājat?
Jo mums ir dots spiediens, blīvums un temperatūrasistēmu, tad vienas molekulas masas noteikšanai varat izmantot iepriekšējā punktā iegūto formulu. Mums ir:
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Lai atbildētu uz problēmas otro jautājumu, noskaidrosim gāzes molāro masu M:
M=m1NA;
M=4,80710-266,021023=0,029 kg/mol.
Iegūtā molārās masas vērtība atbilst gāzes gaisam.
