Физикадағы типтік тапсырма - белгілі бір сыртқы жағдайларда әртүрлі заттардың көлемдерін есептеу. Осы заттардың бірі сынап – бірегей физикалық қасиеттері бар металл. Бұл мақалада физикадан келесі тапсырманы шешу жолдарын қарастырамыз: 100 моль сынап қандай көлемді алады?
Сынап дегеніміз не?
Бұл периодтық жүйедегі 80-ші санның астындағы химиялық элемент. Оның сол жақтағы көршісі – алтын. Сынапты Hg (гидрагирум) белгісімен белгілейді. Латын атауын «сұйық күміс» деп аударуға болады. Шынында да, бөлме температурасында элемент күміс түсті сұйықтық түрінде болады.
Қарастырылып отырған элемент жалғыз сұйық металл. Бұл факт оның атомдарының бірегей электрондық құрылымына байланысты. Толық толтырылған электронды қабаттардың арқасында ол өте тұрақты. Осыған байланысты сынап инертті газдарға ұқсас. Атом тұрақтылығыодан электронды ажырату қиындығына әкеледі. Соңғысы Hg атомдары арасында металлдық байланыстың жоқтығын білдіреді, олар бір-бірімен тек әлсіз ван-дер-Ваальс күштерінің арқасында әрекеттеседі.
Сынап -39 oC температурада ериді. Алынған сұйықтық өте ауыр. Оның тығыздығы 13546 кг/м3, бұл тазартылған судан 13,5 есе көп. Бұл тығыздық мәні элементтің атомдық массасының үлкен мәніне байланысты, ол 200,59 a.m.u.
Ары қарай мақалада 100 моль сынап қанша көлемді алып жатыр деген сұраққа жауап береміз. Бұл мәселені екі түрлі жолмен шешуге болады.
Мәселені бірінші жолмен шешу
: «100 моль сынаптың көлемі қандай?» Деген сұраққа жауап беру үшін тиісті эксперименттік деректерге жүгіну керек. Бұл молярлық көлем туралы. Мұндай деректерді анықтамалық әдебиеттен табуға болады. Сонымен, кестелердің бірінде 293 К (20 oC) температурада қарастырылып отырған сұйық металдың молярлық көлемі 14,81 см3 екенін көреміз. /моль. Басқаша айтқанда, 1 моль Hg атомы 14,81 см3 көлемді алады. Есептің сұрағына жауап беру үшін бұл санды 100-ге көбейту жеткілікті.
Осылайша, біз жауап аламыз: 100 моль сынаптың көлемі 1481 см3 тең, бұл іс жүзінде 1,5 литрге сәйкес келеді.
Біз молярлық көлем мәнін 20 oC үшін пайдаланғанымызды ескеріңіз. Алайда, егер сынапты басқа кез келген жағдайда қарастырсақ, алынған жауап көп өзгермейдітемпература, себебі оның термиялық кеңею коэффициенті өте аз.
Екінші шешім
100 моль сынап қанша көлем алады деген сұраққа алдыңғысынан басқа тәсілмен жауап беріңіз. Ол үшін біз қарастырылып отырған метал үшін тығыздық пен молярлық масса деректерін пайдалануымыз керек.
Мәселені шешудің бастапқы формуласы келесі өрнек болады:
ρ=м/В.
V мәнін қай жерде өрнектеуге болады:
V=м/ρ.
Заттың массасы n=100 моль келесідей анықталады:
m=nM.
Мұндағы M – бір моль сынаптың массасы. Содан кейін көлемді анықтауға арналған жұмыс формуласы келесідей жазылады:
V=nM/ρ.
Біз жоғарыда берген молярлық массаның мәні, сандық түрде ол атомдық массаға тең, тек бір мольге грамммен көрсетілген (M=200, 59 г/моль). Сынаптың тығыздығы 13,546 кг/м3 немесе 13,546 г/см3. Бұл мәндерді формулаға ауыстырамыз, аламыз:
V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 см3.
Көріп отырғаныңыздай, біз мәселені шешудің алдыңғы әдісіндегідей нәтиже алдық.
