Kila mtu anajua kwamba miili inayotuzunguka imeundwa na atomi na molekuli. Wana maumbo na miundo tofauti. Wakati wa kutatua matatizo katika kemia na fizikia, mara nyingi ni muhimu kupata molekuli ya molekuli. Fikiria katika makala haya mbinu kadhaa za kinadharia za kutatua tatizo hili.
Maelezo ya jumla
Kabla ya kufikiria jinsi ya kupata wingi wa molekuli, unapaswa kufahamu dhana yenyewe. Hii hapa baadhi ya mifano.
Molekuli kwa kawaida huitwa seti ya atomi ambazo zimeunganishwa na aina moja au nyingine ya kifungo cha kemikali. Pia, zinapaswa na zinaweza kuzingatiwa kwa ujumla katika michakato mbalimbali ya kimwili na kemikali. Bondi hizi zinaweza kuwa ionic, covalent, metali au van der Waals.
Molekuli ya maji inayojulikana sana ina fomula ya kemikali H2O. Atomi ya oksijeni ndani yake imeunganishwa kwa njia ya vifungo vya polar covalent na atomi mbili za hidrojeni. Muundo huu huamua sifa nyingi za kimwili na kemikali za maji kioevu, barafu na mvuke.
Methane ya gesi asilia ni kiwakilishi kingine angavu cha dutu ya molekuli. Chembe zake huundwaatomi ya kaboni na atomi nne za hidrojeni (CH4). Angani, molekuli zina umbo la tetrahedron na kaboni katikati.
Hewa ni mchanganyiko changamano wa gesi, ambayo hasa inajumuisha molekuli za oksijeni O2 na nitrojeni N2. Aina zote mbili zimeunganishwa kwa bondi dhabiti za pande mbili na tatu za ushirikiano zisizo za polar, ambayo huzifanya zisiwe na ajizi nyingi za kemikali.
Kubainisha wingi wa molekuli kupitia molekuli yake ya molar
Jedwali la upimaji la vipengele vya kemikali lina kiasi kikubwa cha taarifa, kati ya hizo kuna vitengo vya molekuli ya atomiki (amu). Kwa mfano, atomi ya hidrojeni ina amu ya 1, na atomi ya oksijeni ya 16. Kila moja ya nambari hizi inaonyesha wingi katika gramu ambayo mfumo unao na mole 1 ya atomi ya kipengele sambamba itakuwa nayo. Kumbuka kwamba kitengo cha kipimo cha kiasi cha dutu 1 mole ni idadi ya chembe katika mfumo, inayolingana na nambari ya Avogadro NA, ni sawa na 6.0210 23.
Wanapozingatia molekuli, hutumia dhana si ya amu, bali ya uzito wa molekuli. Mwisho ni jumla rahisi ya a.m.u. kwa atomi zinazounda molekuli. Kwa mfano, molekuli ya molar kwa H2O itakuwa 18 g/mol, na kwa O2 32 g/mol. Ukiwa na dhana ya jumla, basi unaweza kuendelea na hesabu.
Misa ya molar M ni rahisi kutumia kukokotoa wingi wa molekuli m1. Ili kufanya hivyo, tumia fomula rahisi:
m1=M/NA.
Katika baadhi ya majukumuwingi wa mfumo m na kiasi cha suala ndani yake n inaweza kutolewa. Katika kesi hii, wingi wa molekuli moja huhesabiwa kama ifuatavyo:
m1=m/(nNA).
).
gesi bora
Dhana hii inaitwa gesi kama hiyo, molekuli ambazo husogea bila mpangilio katika mwelekeo tofauti kwa mwendo wa kasi, haziingiliani. Umbali kati yao unazidi saizi zao wenyewe. Kwa mfano kama huu, usemi ufuatao ni kweli:
PV=nRT.
Inaitwa sheria ya Mendeleev-Clapeyron. Kama unaweza kuona, equation inahusiana na shinikizo P, kiasi cha V, joto kamili T na kiasi cha dutu n. Katika fomula, R ni gesi isiyobadilika, kwa nambari sawa na 8.314. Sheria iliyoandikwa inaitwa zima kwa sababu haitegemei muundo wa kemikali wa mfumo.
Ikiwa vigezo vitatu vya thermodynamic vinajulikana - T, P, V na thamani ya m ya mfumo, basi wingi wa molekuli bora ya gesi m1sio vigumu kubainisha. kwa fomula ifuatayo:
m1=mRT/(NAPV).
Usemi huu pia unaweza kuandikwa kulingana na msongamano wa gesi ρ na Boltzmann mara kwa mara kB:
m1=ρkBT/P.
Tatizo la mfano
Inajulikana kuwa msongamano wa baadhi ya gesi ni 1.225 kg/m3kwenye shinikizo la angahewa 101325 Pa na halijoto 15 oC. Uzito wa molekuli ni nini? Unazungumzia gesi gani?
Kwa sababu tumepewa shinikizo, msongamano na halijotomfumo, basi unaweza kutumia fomula iliyopatikana katika aya iliyotangulia kuamua wingi wa molekuli moja. Tuna:
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Ili kujibu swali la pili la tatizo, hebu tutafute molekuli ya molar M ya gesi:
M=m1NA;
M=4.80710-266.021023=0.029 kg/mol.
Thamani iliyopatikana ya molekuli ya molar inalingana na hewa ya gesi.
