Molekulės masės skaičiavimo formulės, problemos pavyzdys

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Kiekvienas žmogus žino, kad mus supantys kūnai yra sudaryti iš atomų ir molekulių. Jie turi skirtingas formas ir struktūras. Sprendžiant chemijos ir fizikos uždavinius, dažnai reikia rasti molekulės masę. Šiame straipsnyje apsvarstykite keletą teorinių šios problemos sprendimo būdų.

Bendra informacija

Prieš svarstydami, kaip rasti molekulės masę, turėtumėte susipažinti su pačia sąvoka. Štai keletas pavyzdžių.

Molekule paprastai vadinama aibė atomų, kuriuos tarpusavyje jungia vienokios ar kitokios cheminės jungties rūšys. Be to, jie turėtų ir gali būti laikomi visuma įvairiuose fiziniuose ir cheminiuose procesuose. Šios jungtys gali būti joninės, kovalentinės, metalinės arba van der Waals.

Gerai žinoma vandens molekulė turi cheminę formulę H₂O. Jame esantis deguonies atomas yra sujungtas poliniais kovalentiniais ryšiais su dviem vandenilio atomais. Ši struktūra lemia daugelį fizinių ir cheminių skysto vandens, ledo ir garų savybių.

Gamtinės dujos metanas yra dar vienas ryškus molekulinės medžiagos atstovas. Susidaro jo dalelėsanglies atomas ir keturi vandenilio atomai (CH₄). Erdvėje molekulės yra tetraedro, kurio centre yra anglis, formą.

Oras yra sudėtingas dujų mišinys, kurį daugiausia sudaro deguonies molekulės O₂ ir azoto N₂. Abu tipus jungia stiprūs dvigubi ir trigubi kovalentiniai nepoliniai ryšiai, todėl jie yra labai chemiškai inertiški.

Molekulės masės nustatymas pagal jos molinę masę

Periodinėje cheminių elementų lentelėje yra daug informacijos, tarp kurių yra ir atominės masės vienetų (amu). Pavyzdžiui, vandenilio atomo amu yra 1, o deguonies atomo - 16. Kiekvienas iš šių skaičių rodo masę gramais, kurią turės sistema, kurioje yra 1 molis atitinkamo elemento atomų. Prisiminkite, kad medžiagos kiekio matavimo vienetas 1 molis yra dalelių skaičius sistemoje, atitinkantis Avogadro skaičių N_A, jis lygus 6,0210 ²³.

Kalbėdami apie molekulę, jie vartoja ne amu, o molekulinės masės sąvoką. Pastaroji yra paprasta a.m.u suma. atomams, kurie sudaro molekulę. Pavyzdžiui, H₂O molinė masė būtų 18 g/mol, o O₂ 32 g/mol. Turėdami bendrą koncepciją, galite pereiti prie skaičiavimų.

Molinę masę M lengva naudoti apskaičiuojant molekulės masę m₁. Norėdami tai padaryti, naudokite paprastą formulę:

m₁=M/N_A.

Kai kuriose užduotysegalima pateikti sistemos m masę ir medžiagos kiekį joje n. Šiuo atveju vienos molekulės masė apskaičiuojama taip:

m₁=m/(nN_A).

Idealios dujos

Ši sąvoka vadinama tokiomis dujomis, kurių molekulės dideliu greičiu atsitiktinai juda skirtingomis kryptimis, nesąveikauja viena su kita. Atstumai tarp jų gerokai viršija jų pačių dydžius. Tokiam modeliui teisinga ši išraiška:

PV=nRT.

Tai vadinama Mendelejevo-Clapeyrono dėsniu. Kaip matote, lygtis sieja slėgį P, tūrį V, absoliučią temperatūrą T ir medžiagos kiekį n. Formulėje R yra dujų konstanta, skaitinė lygi 8,314. Rašytasis dėsnis vadinamas universaliuoju, nes nepriklauso nuo sistemos cheminės sudėties.

Jei žinomi trys termodinaminiai parametrai – T, P, V ir sistemos reikšmė m, tai idealios dujų molekulės masę m₁ nustatyti nesunku pagal šią formulę:

m₁=mRT/(N_APV).

Šią išraišką taip pat galima parašyti pagal dujų tankį ρ ir Boltzmanno konstantą k_B:

m₁=ρk_BT/P.

Problemos pavyzdys

Žinoma, kad kai kurių dujų tankis yra 1,225 kg/m³esant atmosferos slėgiui 101325 Pa ir temperatūrai 15 ^oC. Kokia yra molekulės masė? Apie kokias dujas kalbate?

Nes mums suteikiamas slėgis, tankis ir temperatūrasistemą, tada vienos molekulės masei nustatyti galite naudoti ankstesnėje pastraipoje gautą formulę. Turime:

m₁=ρk_BT/P;

m₁ =1, 2251, 3810^-23288, 15/101325=4, 807 10^-26 kg.

Norėdami atsakyti į antrąjį problemos klausimą, suraskime dujų molinę masę M:

M=m₁N_A;

M=4,80710^-266,0210²³=0,029 kg/mol.

Gauto molinės masės reikšmė atitinka dujų orą.