Her insan, etrafımızdaki bedenlerin atomlardan ve moleküllerden oluştuğunu bilir. Farklı şekil ve yapılara sahiptirler. Kimya ve fizikteki problemleri çözerken, genellikle bir molekülün kütlesini bulmak gerekir. Bu makalede, bu sorunu çözmek için birkaç teorik yöntem düşünün.
Genel bilgi
Bir molekülün kütlesini nasıl bulacağınızı düşünmeden önce, kavramın kendisini tanımalısınız. İşte bazı örnekler.
Bir moleküle genellikle şu veya bu tür bir kimyasal bağla birleşen atom kümesi denir. Ayrıca çeşitli fiziksel ve kimyasal süreçlerde bir bütün olarak ele alınmaları gerekir ve düşünülebilir. Bu bağlar iyonik, kovalent, metalik veya van der Waals olabilir.
İyi bilinen su molekülü, H2O kimyasal formülüne sahiptir. İçindeki oksijen atomu, iki hidrojen atomu ile polar kovalent bağlar vasıtasıyla bağlanır. Bu yapı, sıvı su, buz ve buharın birçok fiziksel ve kimyasal özelliğini belirler.
Doğal gaz metan, moleküler bir maddenin başka bir parlak temsilcisidir. Onun parçacıkları oluşurbir karbon atomu ve dört hidrojen atomu (CH4). Uzayda, moleküller merkezinde karbon bulunan bir tetrahedron şeklindedir.
Hava, esas olarak oksijen molekülleri O2 ve nitrojen N2 içeren karmaşık bir gaz karışımıdır. Her iki tip de güçlü ikili ve üçlü kovalent polar olmayan bağlarla birbirine bağlanır, bu da onları kimyasal olarak oldukça inert yapar.
Molar kütlesi aracılığıyla bir molekülün kütlesini belirleme
Kimyasal elementlerin periyodik tablosu, aralarında atomik kütle birimlerinin (amu) bulunduğu büyük miktarda bilgi içerir. Örneğin, bir hidrojen atomunun amu değeri 1 ve oksijen atomu 16'dır. Bu sayıların her biri, karşılık gelen elementin 1 mol atomunu içeren bir sistemin sahip olacağı gram cinsinden kütleyi gösterir. Madde 1 mol miktarının ölçü biriminin, sistemdeki Avogadro sayısı NA'a karşılık gelen partikül sayısı olduğunu hatırlayın, 6.0210'ye eşittir. 23.
Bir molekülü düşünürken, amu kavramını değil, moleküler ağırlık kavramını kullanırlar. İkincisi, a.m.u'nun basit bir toplamıdır. molekülü oluşturan atomlar için. Örneğin, H2O için molar kütle 18 g/mol ve O2 için 32 g/mol olacaktır. Genel bir konsepte sahip olduktan sonra hesaplamalara geçebilirsiniz.
Molar kütle M, bir molekülün m1 kütlesini hesaplamak için kullanımı kolaydır. Bunu yapmak için basit bir formül kullanın:
m1=M/NA.
Bazı görevlerdesistemin kütlesi m ve içindeki madde miktarı n verilebilir. Bu durumda, bir molekülün kütlesi şu şekilde hesaplanır:
m1=m/(nNA).
İdeal gaz
Bu konsepte, molekülleri yüksek hızlarda rastgele farklı yönlerde hareket eden, birbirleriyle etkileşmeyen böyle bir gaz denir. Aralarındaki mesafeler kendi boyutlarını çok aşıyor. Böyle bir model için aşağıdaki ifade doğrudur:
PV=nRT.
Buna Mendeleev-Clapeyron yasası denir. Gördüğünüz gibi, denklem P basıncı, V hacmi, T mutlak sıcaklığı ve n maddesinin miktarı ile ilgilidir. Formülde R, sayısal olarak 8.314'e eşit olan gaz sabitidir. Yazılı yasa, sistemin kimyasal bileşimine bağlı olmadığı için evrensel olarak adlandırılır.
Üç termodinamik parametre biliniyorsa - T, P, V ve sistemin m değeri, o zaman ideal bir gaz molekülünün kütlesi m1 belirlemek zor değildir aşağıdaki formüle göre:
m1=mRT/(NAPV).
Bu ifade, gaz yoğunluğu ρ ve Boltzmann sabiti kB:
cinsinden de yazılabilir.
m1=ρkBT/P.
Örnek problem
Bazı gazların yoğunluğunun 1.225 kg/m3atmosferik basınçta 101325 Pa ve sıcaklıkta 15 olduğu bilinmektedir oC. Bir molekülün kütlesi nedir? Ne gazından bahsediyorsun?
Çünkü bize basınç, yoğunluk ve sıcaklık verildisistemi, daha sonra bir molekülün kütlesini belirlemek için önceki paragrafta elde edilen formülü kullanabilirsiniz. Bizde:
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Sorunun ikinci sorusunu yanıtlamak için gazın mol kütlesini M bulalım:
M=m1NA;
M=4.80710-266.021023=0.029 kg/mol.
Molar kütlenin elde edilen değeri gaz havasına karşılık gelir.
