Молекуланың массасын есептеуге арналған формулалар, есептің мысалы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Бізді қоршаған денелер атомдар мен молекулалардан тұратынын әр адам біледі. Олардың пішіні мен құрылымы әртүрлі. Химия мен физикадан есептерді шығарғанда көбінесе молекуланың массасын табу қажет. Осы мақалада осы мәселені шешудің бірнеше теориялық әдістерін қарастырыңыз.

Жалпы ақпарат

Молекуланың массасын қалай табуға болатынын қарастырмас бұрын, ұғымның өзімен танысу керек. Міне, кейбір мысалдар.

Молекула әдетте бір-бірімен химиялық байланыстың бір немесе басқа түрі арқылы біріккен атомдар жиынтығы деп аталады. Сондай-ақ, олар әртүрлі физикалық және химиялық процестерде біртұтас ретінде қарастырылуы керек және қарастырылуы мүмкін. Бұл байланыстар иондық, коваленттік, металдық немесе ван-дер-Ваальс болуы мүмкін.

Әйгілі су молекуласының химиялық формуласы H₂O. Ондағы оттегі атомы екі сутегі атомымен полярлық коваленттік байланыстар арқылы байланысқан. Бұл құрылым сұйық судың, мұздың және будың көптеген физикалық және химиялық қасиеттерін анықтайды.

Табиғи газ метан - молекулалық заттың тағы бір жарқын өкілі. Оның бөлшектері түзіледікөміртек атомы және төрт сутегі атомы (CH₄). Кеңістікте молекулалар тетраэдр тәрізді, ортасында көміртегі бар.

Ауа – негізінен O₂ және N₂ азот молекулаларынан тұратын газдардың күрделі қоспасы. Екі түрі де күшті қос және үш ковалентті полярлы емес байланыстармен байланысты, бұл оларды жоғары химиялық инертті етеді.

Молекуланың массасын молярлық массасы арқылы анықтау

Химиялық элементтердің периодтық жүйесі ақпараттың үлкен көлемін қамтиды, олардың арасында атомдық масса бірліктері (аму) бар. Мысалы, сутегі атомында аму 1, оттегі атомы 16. Бұл сандардың әрқайсысы сәйкес элементтің атомдарының 1 мольі бар жүйенің массасын граммен көрсетеді. Еске салайық, 1 моль зат мөлшерінің өлшем бірлігі жүйедегі бөлшектердің саны, Авогадро санына сәйкес N_A, ол 6,0210 ^{тең. 23}.

Молекуланы қарастырғанда олар аму емес, молекулалық салмақ ұғымын пайдаланады. Соңғысы a.m.u-ның қарапайым қосындысы. молекуланы құрайтын атомдар үшін. Мысалы, H₂O үшін молярлық масса 18 г/моль, ал O₂ үшін 32 г/моль болады. Жалпы түсінік болған соң, есептеулерге көшуге болады.

М молярлық массасы m₁ молекуласының массасын есептеу үшін қолдануға оңай. Ол үшін қарапайым формуланы пайдаланыңыз:

m₁=M/N_A.

Кейбір тапсырмалардажүйенің массасын m және ондағы заттың мөлшерін n беруге болады. Бұл жағдайда бір молекуланың массасы келесі түрде есептеледі:

m₁=m/(nN_A).

Идеал газ

Бұл ұғым молекулалары әртүрлі бағытта жоғары жылдамдықпен кездейсоқ қозғалатын, бір-бірімен әрекеттеспейтін газ деп аталады. Олардың арасындағы қашықтық өз өлшемдерінен әлдеқайда асып түседі. Мұндай үлгі үшін келесі өрнек дұрыс:

PV=nRT.

Менделеев-Клапейрон заңы деп аталады. Көріп отырғаныңыздай, теңдеу қысым P, көлем V, абсолютті температура T және заттың n мөлшерін байланыстырады. Формуладағы R – газ тұрақтысы, сандық түрде 8,314-ке тең. Жазбаша заң жүйенің химиялық құрамына тәуелді емес болғандықтан әмбебап деп аталады.

Егер үш термодинамикалық параметр белгілі болса – T, P, V және жүйенің m мәні, онда идеал газ молекуласының m₁массасын анықтау қиын емес. келесі формула бойынша:

m₁=mRT/(N_APV).

Бұл өрнекті газ тығыздығы ρ және Больцман тұрақтысы бойынша да жазуға болады k_B:

m₁=ρk_BT/P.

Мысалы мәселе

Кейбір газдың тығыздығы 1,225 кг/м³атмосфералық қысымда 101325 Па және температура 15 ^oC болатыны белгілі.. Молекуланың массасы неге тең? Сіз қандай газ туралы айтып отырсыз?

Себебі бізге қысым, тығыздық және температура берілгенжүйе, онда бір молекуланың массасын анықтау үшін алдыңғы абзацта алынған формуланы қолдануға болады. Бізде:

m₁=ρk_BT/P;

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

Есептің екінші сұрағына жауап беру үшін газдың молярлық массасын M табайық:

M=m₁N_A;

M=4,80710^-266,0210²³=0,029 кг/моль.

Алынған молярлық массаның мәні газ ауасына сәйкес келеді.