Kama unavyojua, molekuli na atomi zinazounda vitu vinavyotuzunguka ni ndogo sana. Kufanya mahesabu wakati wa athari za kemikali, na pia kuchambua tabia ya mchanganyiko wa vipengele visivyoingiliana katika kioevu na gesi, dhana ya sehemu za mole hutumiwa. Ni nini, na jinsi zinavyoweza kutumika kupata idadi kubwa ya mchanganyiko wa mchanganyiko, inajadiliwa katika makala haya.
Nambari ya Avogadro
Mwanzoni mwa karne ya 20, alipokuwa akifanya majaribio ya mchanganyiko wa gesi, mwanasayansi Mfaransa Jean Perrin alipima idadi ya molekuli H2 zilizomo katika gramu 1 ya gesi hii. Nambari hii iligeuka kuwa nambari kubwa (6,0221023). Kwa kuwa ni ngumu sana kufanya mahesabu na takwimu kama hizo, Perrin alipendekeza jina la thamani hii - nambari ya Avogadro. Jina hili lilichaguliwa kwa heshima ya mwanasayansi wa Italia wa mapema karne ya 19, Amedeo Avogadro, ambaye, kama Perrin, alisoma mchanganyiko wa gesi na hata aliweza kuunda.kwao, sheria inayoitwa sasa jina lake la mwisho.
Nambari ya Avogadro kwa sasa inatumika sana katika utafiti wa dutu mbalimbali. Inaunganisha sifa za upeo wa juu na hadubini.
Kiasi cha dutu na molekuli ya molar
Katika miaka ya 60, Jumuiya ya Kimataifa ya Mizani na Vipimo ilianzisha kitengo cha saba cha msingi cha kipimo katika mfumo wa vitengo vya kimwili (SI). Ikawa nondo. Mole inaonyesha idadi ya vipengele vinavyounda mfumo unaohusika. Fuko moja ni sawa na nambari ya Avogadro.
Uzito wa molar ni uzito wa mole moja ya dutu fulani. Inapimwa kwa gramu kwa mole. Masi ya molar ni kiasi cha kuongeza, yaani, kuamua kwa kiwanja fulani cha kemikali, ni muhimu kuongeza molekuli ya molar ya vipengele vya kemikali vinavyofanya kiwanja hiki. Kwa mfano, molekuli ya molar ya methane (CH4) ni:
MCH4=MC + 4MH=12 + 41=16 g/mol.
Yaani, mole 1 ya molekuli ya methane itakuwa na uzito wa gramu 16.
Dhana ya sehemu ya mole
Vitu safi ni adimu katika asili. Kwa mfano, uchafu mbalimbali (chumvi) daima hupasuka katika maji; Hewa ya sayari yetu ni mchanganyiko wa gesi. Kwa maneno mengine, dutu yoyote katika hali ya kioevu na gesi ni mchanganyiko wa vipengele mbalimbali. Sehemu ya mole ni thamani inayoonyesha ni sehemu gani katika usawa wa mole inachukuliwa na sehemu moja au nyingine katikamchanganyiko. Iwapo kiasi cha dutu ya mchanganyiko mzima kimeashiriwa kama n, na kiasi cha dutu ya i kinaonyeshwa kama ni, basi mlingano ufuatao unaweza kuandikwa:
xi=ni / n.
Hapa xi ni sehemu ya mole ya kijenzi i cha mchanganyiko huu. Kama inavyoonekana, idadi hii haina kipimo. Kwa vipengele vyote vya mchanganyiko, jumla ya sehemu zao za mole huonyeshwa na fomula kama ifuatavyo:
∑i(xi)=1.
Kupata fomula hii si vigumu. Ili kufanya hivyo, badilisha tu usemi uliotangulia wa xi.
ndani yake.
Vivutio vya atomiki
Wakati wa kutatua matatizo katika kemia, mara nyingi maadili ya awali hutolewa kwa asilimia ya atomiki. Kwa mfano, katika mchanganyiko wa oksijeni na hidrojeni, mwisho ni 60 atomic%. Hii ina maana kwamba kati ya molekuli 10 katika mchanganyiko, 6 itafanana na hidrojeni. Kwa kuwa sehemu ya mole ni uwiano wa idadi ya sehemu ya atomi kwa jumla ya idadi yake, asilimia ya atomiki ni sawa na dhana inayohusika.
Ubadilishaji wa hisa kuwa asilimia ya atomiki unafanywa kwa kuziongeza kwa oda mbili za ukubwa. Kwa mfano, sehemu ya molekuli 0.21 ya oksijeni hewani inalingana na atomiki 21%.
gesi bora
Dhana ya sehemu za mole mara nyingi hutumiwa katika kutatua matatizo na mchanganyiko wa gesi. Gesi nyingi chini ya hali ya kawaida (joto 300 K na shinikizo 1 atm.) Ni bora. Hii ina maana kwamba atomi na molekuli zinazounda gesi ziko umbali mkubwa kutoka kwa nyingine na haziingiliani.
Kwa gesi bora, mlinganyo ufuatao wa hali ni halali:
PV=nRT.
Hapa P, V na T ni sifa tatu za thermodynamics kubwa: shinikizo, sauti na halijoto mtawalia. Thamani R=8, 314 J / (Kmol) ni sawa kwa gesi zote, n ni idadi ya chembe katika moles, yaani, kiasi cha dutu.
Mlinganyo wa hali unaonyesha jinsi moja ya sifa tatu za gesi kubwa (P, V au T) zitabadilika ikiwa ya pili itarekebishwa na ya tatu kubadilishwa. Kwa mfano, kwa joto la kawaida, shinikizo litakuwa kinyume na kiasi cha gesi (sheria ya Boyle-Mariotte).
Jambo la kushangaza zaidi kuhusu fomula iliyoandikwa ni kwamba haizingatii asili ya kemikali ya molekuli na atomi za gesi, yaani, ni halali kwa gesi safi na michanganyiko yake.
Sheria ya D alton na shinikizo la sehemu
Jinsi ya kukokotoa sehemu ya mole ya gesi kwenye mchanganyiko? Ili kufanya hivyo, inatosha kujua jumla ya idadi ya chembe na idadi yao kwa sehemu inayozingatiwa. Hata hivyo, unaweza kufanya vinginevyo.
Sehemu ya mole ya gesi katika mchanganyiko inaweza kupatikana kwa kujua shinikizo lake la kiasi. Mwisho unaeleweka kama shinikizo ambalo sehemu fulani ya mchanganyiko wa gesi ingeunda ikiwa inawezekana kuondoa vifaa vingine vyote. Ikiwa tutateua shinikizo la sehemu ya sehemu ya i-th kama Pi, na shinikizo la mchanganyiko mzima kama P, basi fomula ya sehemu ya mole ya sehemu hii itachukua fomu.:
xi=Pi // P.
Kwa sababu ya kiasiya yote xi ni sawa na moja, basi tunaweza kuandika usemi ufuatao:
∑i(Pi // P)=1, hivyo basi ∑i (Pi)=P.
Usawa wa mwisho unaitwa sheria ya D alton, ambayo imepewa jina la mwanasayansi wa Uingereza wa mwanzoni mwa karne ya 19, John D alton.
Sheria ya shinikizo la kiasi au sheria ya D alton ni tokeo la moja kwa moja la mlingano wa serikali kwa gesi bora. Ikiwa atomi au molekuli katika gesi huanza kuingiliana na kila mmoja (hii hutokea kwa joto la juu na shinikizo la juu), basi sheria ya D alton sio haki. Katika kesi ya mwisho, ili kuhesabu sehemu za mole ya vipengele, ni muhimu kutumia fomula kulingana na kiasi cha dutu, na si kwa shinikizo la sehemu.
Hewa kama mchanganyiko wa gesi
Baada ya kuzingatia swali la jinsi ya kupata sehemu ya mole ya kijenzi kwenye mchanganyiko, tunatatua tatizo lifuatalo: kukokotoa maadili xi na P i kwa kila kijenzi hewani.
Ikiwa tutazingatia hewa kavu, basi ina vipengele 4 vifuatavyo vya gesi:
- nitrogen (78.09%);
- oksijeni (20.95%);
- argon (0.93%);
- gesi kaboni dioksidi (0.04%).
Kutokana na data hii, sehemu za mole kwa kila gesi ni rahisi sana kukokotoa. Ili kufanya hivyo, inatosha kuwasilisha asilimia kwa maneno ya jamaa, kama ilivyoelezwa hapo juu katika makala. Kisha tunapata:
xN2=0, 7809;
xO2=0, 2095;
xAr=0, 0093;
xCO2=0, 0004.
Shinikizo la kiasitunahesabu vipengele hivi vya hewa, kutokana na kwamba shinikizo la anga katika usawa wa bahari ni 101 325 Pa au 1 atm. Kisha tunapata:
PN2=xN2 P=0.7809 atm.;
PO2=xO2 P=0, 2095 atm.;
PAr=xAr P=0.0093 atm.;
PCO2=xCO2 P=0.0004 atm.
Data hii inamaanisha kuwa ukiondoa oksijeni na gesi zingine zote kwenye angahewa, na kuacha nitrojeni pekee, shinikizo litapungua kwa 22%.
Kujua shinikizo la kiasi la oksijeni kuna jukumu muhimu kwa watu wanaopiga mbizi chini ya maji. Kwa hivyo, ikiwa ni chini ya 0.16 atm., basi mtu hupoteza fahamu mara moja. Kinyume chake, shinikizo la sehemu ya oksijeni huzidi alama ya 1.6 atm. inaongoza kwa sumu na gesi hii, ambayo inaambatana na degedege. Kwa hivyo, shinikizo la sehemu salama la oksijeni kwa maisha ya binadamu linapaswa kuwa kati ya 0.16 - 1.6 atm.
