Formulat për llogaritjen e masës së një molekule, një shembull i një problemi

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:41

Çdo njeri e di se trupat rreth nesh përbëhen nga atome dhe molekula. Ata kanë forma dhe struktura të ndryshme. Gjatë zgjidhjes së problemeve në kimi dhe fizikë, shpesh është e nevojshme të gjendet masa e një molekule. Konsideroni në këtë artikull disa metoda teorike për zgjidhjen e këtij problemi.

Informacion i përgjithshëm

Para se të mendoni se si të gjeni masën e një molekule, duhet të njiheni me vetë konceptin. Këtu janë disa shembuj.

Një molekulë zakonisht quhet një grup atomesh që janë të bashkuar me njëri-tjetrin nga një ose një lloj tjetër lidhjesh kimike. Gjithashtu, ato duhet dhe mund të konsiderohen si një e tërë në procese të ndryshme fizike dhe kimike. Këto lidhje mund të jenë jonike, kovalente, metalike ose van der Waals.

Molekula e njohur e ujit ka formulën kimike H₂O. Atomi i oksigjenit në të është i lidhur me anë të lidhjeve kovalente polare me dy atome hidrogjeni. Kjo strukturë përcakton shumë nga vetitë fizike dhe kimike të ujit të lëngshëm, akullit dhe avullit.

Metani i gazit natyror është një tjetër përfaqësues i ndritshëm i një substance molekulare. Grimcat e saj formohennjë atom karboni dhe katër atome hidrogjeni (CH₄). Në hapësirë, molekulat kanë formën e një tetraedri me karbon në qendër.

Ajri është një përzierje komplekse gazesh, e cila përbëhet kryesisht nga molekulat e oksigjenit O₂ dhe azoti N₂. Të dy llojet janë të lidhura me lidhje të forta kovalente dyfishe dhe trefishe jopolare, gjë që i bën ato shumë inerte kimikisht.

Përcaktimi i masës së një molekule përmes masës molare të saj

Tabela periodike e elementeve kimike përmban një sasi të madhe informacioni, ndër të cilat ka njësi të masës atomike (amu). Për shembull, një atom hidrogjeni ka një amu prej 1 dhe një atom oksigjeni 16. Secili prej këtyre numrave tregon masën në gram që do të ketë një sistem që përmban 1 mol atome të elementit përkatës. Kujtojmë se njësia matëse e sasisë së substancës 1 mol është numri i grimcave në sistem, që korrespondon me numrin e Avogadro-s N_A, është e barabartë me 6,0210 ²³.

Kur shqyrtojnë një molekulë, ata përdorin konceptin jo të amu, por të peshës molekulare. Kjo e fundit është një shumë e thjeshtë e a.m.u. për atomet që përbëjnë molekulën. Për shembull, masa molare për H₂O do të ishte 18 g/mol, dhe për O₂ 32 g/mol. Duke pasur një koncept të përgjithshëm, atëherë mund të vazhdoni me llogaritjet.

Masa molare M është e lehtë për t'u përdorur për të llogaritur masën e një molekule m₁. Për ta bërë këtë, përdorni një formulë të thjeshtë:

m₁=M/N_A.

Në disa detyramund të jepet masa e sistemit m dhe sasia e lëndës në të n. Në këtë rast, masa e një molekule llogaritet si më poshtë:

m₁=m/(nN_A).

Gaz ideal

Ky koncept quhet një gaz i tillë, molekulat e të cilit lëvizin rastësisht në drejtime të ndryshme me shpejtësi të madhe, nuk ndërveprojnë me njëra-tjetrën. Distancat midis tyre i kalojnë shumë madhësitë e tyre. Për një model të tillë, shprehja e mëposhtme është e vërtetë:

PV=nRT.

Quhet ligji Mendeleev-Klapeyron. Siç mund ta shihni, ekuacioni lidh presionin P, vëllimin V, temperaturën absolute T dhe sasinë e substancës n. Në formulë, R është konstanta e gazit, numerikisht e barabartë me 8.314. Ligji i shkruar quhet universal sepse nuk varet nga përbërja kimike e sistemit.

Nëse dihen tre parametra termodinamikë - T, P, V dhe vlera m e sistemit, atëherë masa e një molekule ideale të gazit m₁ nuk është e vështirë të përcaktohet me formulën e mëposhtme:

m₁=mRT/(N_APV).

Kjo shprehje mund të shkruhet edhe në termat e densitetit të gazit ρ dhe konstantës së Boltzmanit k_B:

m₁=ρk_BT/P.

Shembull problem

Dihet se dendësia e disa gazeve është 1,225 kg/m³në presion atmosferik 101325 Pa dhe temperaturë 15 ^oC. Sa është masa e një molekule? Për çfarë gazi e keni fjalën?

Sepse na jepet presioni, dendësia dhe temperaturasistem, atëherë mund të përdorni formulën e marrë në paragrafin e mëparshëm për të përcaktuar masën e një molekule. Ne kemi:

m₁=ρk_BT/P;

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

Për t'iu përgjigjur pyetjes së dytë të problemit, le të gjejmë masën molare M të gazit:

M=m₁N_A;

M=4,80710^-266,0210²³=0,029 kg/mol.

Vlera e fituar e masës molare korrespondon me ajrin e gazit.