En química práctica y teórica existen y tienen significado práctico dos conceptos como molecular (muchas veces se sustituye por el concepto de peso molecular, que no es correcto) y masa molar. Ambas cantidades dependen de la composición de una sustancia simple o compleja.
¿Cómo determinar o molecular? Ambos Cantidades fisicas no se puede (o casi no se puede) encontrar mediante medición directa, por ejemplo, pesando una sustancia en una balanza. Se calculan en base a fórmula química conexiones y masas atómicas todos los elementos. Estas cantidades son numéricamente iguales, pero difieren en dimensión. expresado en unidades de masa atómica, que son valor convencional, tiene la designación a. e.m., así como otro nombre: "dalton". Las unidades de masa molar se expresan en g/mol.
Las masas moleculares de sustancias simples, cuyas moléculas constan de un átomo, son iguales a sus masas atómicas, que se indican en tabla periódica Mendeleev. Por ejemplo, para:
- sodio (Na) - 22,99 a. comer.;
- hierro (Fe) - 55,85 a. comer.;
- azufre (S) - 32.064 a. comer.;
- argón (Ar) - 39.948 a. comer.;
- potasio (K) - 39.102 a. comer.
También los pesos moleculares de sustancias simples, cuyas moléculas constan de varios átomos. elemento químico, se calcula como el producto de la masa atómica del elemento por el número de átomos de la molécula. Por ejemplo, para:
- oxígeno (O2) - 16. 2 = 32a. comer.;
- nitrógeno (N2) - 14,2 = 28 a. comer.;
- cloro (Cl2) - 35. 2 = 70a. comer.;
- ozono (O3) - 16. 3 = 48a. comer.
Las masas moleculares se calculan sumando el producto de la masa atómica y el número de átomos de cada elemento incluido en la molécula. Por ejemplo, para:
- (HCl) - 2 + 35 = 37 a. comer.;
- (CO) - 12 + 16 = 28a. comer.;
- dióxido de carbono (CO2) - 12 + 16. 2 = 44a. comer.
¿Pero cómo encontrar la masa molar de sustancias?
Esto no es difícil de hacer, ya que es la masa de una unidad de una sustancia particular, expresada en moles. Es decir, si el peso molecular calculado de cada sustancia se multiplica por valor constante, igual a 1 g/mol, entonces se obtendrá su masa molar. Por ejemplo, ¿cómo se encuentra la masa molar (CO2)? Se deduce (12 + 16.2).1 g/mol = 44 g/mol, es decir, MCO2 = 44 g/mol. Para sustancias simples, moléculas que contienen solo un átomo del elemento, este indicador, expresado en g/mol, coincide numéricamente con la masa atómica del elemento. Por ejemplo, para azufre MS = 32,064 g/mol. Cómo encontrar la masa molar sustancia simple, cuya molécula consta de varios átomos, se puede considerar usando el oxígeno como ejemplo: MO2 = 16. 2 = 32 g/mol.
Aquí se han dado ejemplos de sustancias simples o complejas específicas. Pero, ¿es posible y cómo encontrar la masa molar de un producto que consta de varios componentes? Al igual que la masa molecular, la masa molar de una mezcla de varios componentes es una cantidad aditiva. Es la suma de los productos de la masa molar del componente y su participación en la mezcla: M = ∑Mi. Xi, es decir, se puede calcular tanto la masa molecular promedio como la masa molar promedio.
Usando el ejemplo del aire, que contiene aproximadamente 75,5% de nitrógeno, 23,15% de oxígeno, 1,29% de argón y 0,046% de dióxido de carbono (las impurezas restantes, que están contenidas en cantidades más pequeñas, pueden despreciarse): Mair = 28. 0,755 + 32. 0,2315 + 40 . 0,129 + 44 . 0,00046 = 29,08424 g/mol ≈ 29 g/mol.
¿Cómo encontrar la masa molar de una sustancia si la precisión para determinar las masas atómicas indicadas en la tabla periódica es diferente? Para algunos elementos se indica con una precisión de décimas, para otros con una precisión de centésimas, para otros con milésimas y para elementos como el radón, con unidades enteras, y para manganeso con diezmilésimas.
A la hora de calcular la masa molar, no tiene sentido realizar cálculos con mayor precisión que en décimas, ya que tienen uso práctico cuando la pureza de nosotros mismos sustancias químicas o reactivos introducirán un gran error. Todos estos cálculos son aproximados. Pero cuando los químicos requieren una mayor precisión, se realizan las correcciones apropiadas mediante ciertos procedimientos: se establece el título de la solución, se realizan calibraciones utilizando muestras estándar, etc.
Cualquier sustancia está formada por partículas de una determinada estructura (moléculas o átomos). Masa molar La conexión simple se calcula mediante tabla periódica elementos D.I. Mendeleev. Si necesita averiguar este parámetro para una sustancia compleja, entonces el cálculo resulta largo y, en en este caso La cifra se busca en un libro de referencia o catálogo de productos químicos, en particular Sigma-Aldrich.
El concepto de masa molar.
La masa molar (M) es el peso de un mol de una sustancia. Este parámetro para cada átomo se puede encontrar en la tabla periódica de elementos y se encuentra directamente debajo del nombre. Al calcular la masa de compuestos, la cifra generalmente se redondea al entero o décima más cercano. Para una comprensión final de dónde viene valor dado, es necesario comprender el concepto de "topo". Es la cantidad de sustancia que contiene un número de partículas de esta última igual a 12 g del isótopo estable de carbono (12 C). Los átomos y moléculas de sustancias varían de tamaño en un amplio rango, mientras que su número en un mol es constante, pero la masa aumenta y, en consecuencia, el volumen.
El concepto de “masa molar” está estrechamente relacionado con el número de Avogadro (6,02 x 10 23 mol -1). Este número significa cantidad constante unidades (átomos, moléculas) de una sustancia en 1 mol.
Importancia de la masa molar para la química
Entran productos químicos varias reacciones entre ellos mismos. Generalmente en la ecuación de cualquier interacción química Indica cuántas moléculas o átomos se utilizan. Estas designaciones se denominan coeficientes estequiométricos. Suelen estar indicados antes de la fórmula. Por tanto, las características cuantitativas de las reacciones se basan en la cantidad de sustancia y la masa molar. Reflejan claramente la interacción de átomos y moléculas entre sí.
Cálculo de masa molar.
Composición atómica de cualquier sustancia o mezcla de componentes. estructura conocida se puede encontrar en la tabla periódica de elementos. Compuestos inorgánicos, por regla general, se escriben como una fórmula bruta, es decir, sin designar la estructura, sino solo el número de átomos en la molécula. Las sustancias orgánicas se designan del mismo modo para calcular la masa molar. Por ejemplo, benceno (C 6 H 6).
¿Cómo se calcula la masa molar? La fórmula incluye el tipo y número de átomos de la molécula. Según la tabla D.I. Mendeleev, se verifican las masas molares de los elementos y cada cifra se multiplica por el número de átomos en la fórmula.
Según el peso molecular y el tipo de átomos, puede calcular su número en la molécula y crear una fórmula para el compuesto.
Masa molar de elementos.
A menudo, para realizar reacciones, cálculos en Química analítica, la colocación de coeficientes en ecuaciones requiere conocimiento de la masa molecular de los elementos. Si la molécula contiene un átomo, entonces este valor será igual al de la sustancia. Si hay dos o más elementos, la masa molar se multiplica por su número.
El valor de la masa molar al calcular concentraciones.
Este parámetro se utiliza para recalcular casi todos los métodos de expresión de concentraciones de sustancias. Por ejemplo, a menudo surgen situaciones al determinar fracción de masa según la cantidad de sustancia en solución. El último parámetro se expresa en la unidad de medida mol/litro. Para determinar peso requerido la cantidad de sustancia se multiplica por la masa molar. El valor resultante se reduce 10 veces.
La masa molar se utiliza para calcular la normalidad de una sustancia. Este parámetro se utiliza en química analítica para realizar métodos de valoración y análisis gravimétricos si es necesario. implementación precisa reacciones.
Medición de masa molar
Primero experiencia histórica Consistía en medir la densidad de los gases con respecto al hidrógeno. Se llevaron a cabo más estudios de propiedades coligativas. Estos incluyen, por ejemplo, presión osmótica, determinando la diferencia de ebullición o congelación entre una solución y un disolvente puro. Estos parámetros se correlacionan directamente con la cantidad de partículas de materia en el sistema.
A veces, la medición de la masa molar se realiza sobre una sustancia de composición desconocida. Anteriormente se utilizaba un método como la destilación isotérmica. Su esencia es colocar una solución de una sustancia en una cámara, lleno de vapor solvente. En estas condiciones se produce la condensación del vapor y la temperatura de la mezcla aumenta, alcanza el equilibrio y comienza a disminuir. El calor de evaporación liberado se calcula mediante el cambio en la velocidad de calentamiento y enfriamiento de la solución.
Principal método moderno La medida de la masa molar es espectrometría de masas. Ésta es la forma principal de identificar mezclas de sustancias. Usando dispositivos modernos este proceso ocurre automáticamente, solo inicialmente necesita seleccionar las condiciones para la separación de compuestos en la muestra. El método de espectrometría de masas se basa en la ionización de una sustancia. Como resultado, se forman diversos fragmentos cargados del compuesto. El espectro de masas indica la relación entre masa y carga de iones.
Determinación de la masa molar de gases.
La masa molar de cualquier gas o vapor se mide fácilmente. Basta con utilizar el control. Mismo volumen sustancia gaseosa igual en cantidad a otra sustancia a la misma temperatura. de una manera conocida medir el volumen de vapor es determinar la cantidad de aire desplazado. Este proceso se lleva a cabo mediante una rama lateral que conduce a un dispositivo de medición.
Usos prácticos de la masa molar.
Por tanto, el concepto de masa molar se utiliza en todas partes de la química. Para describir el proceso, crear complejos poliméricos y otras reacciones, es necesario calcular este parámetro. Un punto importante es la determinación de la concentración Substancia activa en una sustancia farmacéutica. Por ejemplo, los cultivos celulares se utilizan para estudiar propiedades fisiológicas Nueva conexión. Además, la masa molar es importante a la hora de realizar estudios bioquímicos. Por ejemplo, al estudiar la participación de un elemento en los procesos metabólicos. Ahora se conoce la estructura de muchas enzimas, por lo que es posible calcular su peso molecular, que se mide principalmente en kilodaltons (kDa). Hoy en día se conocen los pesos moleculares de casi todos los componentes de la sangre humana, en particular de la hemoglobina. Masa molecular y molar de una sustancia en algunos casos son sinónimos. Sus diferencias radican en el hecho de que el último parámetro es el promedio de todos los isótopos del átomo.
Cualquier experimento microbiológico. definición precisa la influencia de una sustancia en el sistema enzimático se lleva a cabo utilizando concentraciones molares. Por ejemplo, en biocatálisis y otras áreas donde es necesario el estudio de la actividad enzimática se utilizan conceptos como inductores e inhibidores. Para regular la actividad enzimática a nivel bioquímico, es necesaria la investigación utilizando masas molares. Este parámetro se ha establecido firmemente en los campos de las ciencias naturales y de la ingeniería, como la física, la química, la bioquímica y la biotecnología. Los procesos así caracterizados se vuelven más comprensibles desde el punto de vista de los mecanismos y la determinación de sus parámetros. Transferido de ciencia fundamental Las aplicaciones no pueden prescindir de un indicador de masa molar, desde soluciones fisiológicas, sistemas tampón hasta determinar las dosis de sustancias farmacéuticas para el organismo.
Los átomos y las moléculas son las partículas más pequeñas de la materia, por lo que puedes elegir la masa de uno de los átomos como unidad de medida y expresar las masas de otros átomos en relación al elegido. Entonces, ¿qué es la masa molar y cuál es su dimensión?
¿Qué es la masa molar?
El fundador de la teoría de las masas atómicas fue el científico Dalton, quien compiló una tabla de masas atómicas y tomó la masa del átomo de hidrógeno como una sola.
La masa molar es la masa de un mol de una sustancia. Un mol, a su vez, es la cantidad de una sustancia que contiene una determinada cantidad pequeñas particulas quienes participan en procesos quimicos. El número de moléculas contenidas en un mol se llama número de Avogadro. Este valor es constante y no cambia.
Arroz. 1. Fórmula del número de Avogadro.
Por tanto, la masa molar de una sustancia es la masa de un mol, que contiene 6,02 * 10^23 partículas elementales.
El número de Avogadro debe su nombre al científico italiano Amedeo Avagadro, quien demostró que el número de moléculas en volúmenes iguales de gases es siempre el mismo.
Masa molar en Sistema internacional El SI se mide en kg/mol, aunque este valor suele expresarse en gramos/mol. Este valor se designa letra inglesa M, y la fórmula de masa molar es la siguiente:
donde m es la masa de la sustancia y v es la cantidad de sustancia.
Arroz. 2. Cálculo de masa molar.
¿Cómo encontrar la masa molar de una sustancia?
La tabla de D.I. Mendeleev le ayudará a calcular la masa molar de una sustancia en particular. Tomemos cualquier sustancia, por ejemplo, ácido sulfúrico. Su fórmula es la siguiente: H 2 SO 4. Ahora pasemos a la tabla y veamos cuál es la masa atómica de cada uno de los elementos incluidos en el ácido. Ácido sulfúrico consta de tres elementos: hidrógeno, azufre y oxígeno. La masa atómica de estos elementos es respectivamente 1, 32, 16.
Resulta que la masa molecular total es igual a 98 unidades de masa atómica (1*2+32+16*4). Así, descubrimos que un mol de ácido sulfúrico pesa 98 gramos.
La masa molar de una sustancia es numéricamente igual a la masa molecular relativa si las unidades estructurales de la sustancia son moléculas. La masa molar de una sustancia también puede ser igual a la masa atómica relativa si las unidades estructurales de la sustancia son átomos.
Hasta 1961, se tomaba como unidad de masa atómica un átomo de oxígeno, pero no un átomo completo, sino 1/16 del mismo. Al mismo tiempo, químicos y unidades fisicas las masas no eran las mismas. El químico fue un 0,03% más que el físico.
Actualmente, se ha adoptado un sistema de medición unificado en física y química. Como estándar e.a.m. Se selecciona 1/12 de la masa de un átomo de carbono.
Arroz. 3. Fórmula para la unidad de masa atómica del carbono.
La masa molar de cualquier gas o vapor es muy fácil de medir. Basta con utilizar el control. El mismo volumen de una sustancia gaseosa es igual en cantidad que otra a la misma temperatura. Una forma bien conocida de medir el volumen de vapor es determinar la cantidad de aire desplazado. Este proceso se lleva a cabo mediante una rama lateral que conduce a un dispositivo de medición.
El concepto de masa molar es muy importante para la química. Su cálculo es necesario para la creación de complejos poliméricos y muchas otras reacciones. En productos farmacéuticos, la concentración de una determinada sustancia en una sustancia se determina mediante la masa molar. Además, la masa molar es importante a la hora de realizar investigaciones bioquímicas (el proceso metabólico de un elemento).
Hoy en día, gracias al desarrollo de la ciencia, se conocen las masas moleculares de casi todos los componentes de la sangre, incluida la hemoglobina.
La física molecular estudia las propiedades de los cuerpos basándose en el comportamiento de las moléculas individuales. Todos los procesos visibles ocurren al nivel de interacción de las partículas más pequeñas; lo que vemos a simple vista es sólo una consecuencia de estas conexiones sutiles y profundas.
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Conceptos básicos
La física molecular a veces se considera un complemento teórico de la termodinámica. La termodinámica, que surgió mucho antes, se ocupaba del estudio de la transición del calor en trabajo, persiguiendo objetivos puramente Propósitos prácticos. ella no produjo justificación teórica, describiendo sólo los resultados de los experimentos. Los conceptos básicos de la física molecular surgieron más tarde, en el siglo XIX.
Ella estudia la interacción de los cuerpos en nivel molecular, guiado por método estadístico, que determina los patrones en los movimientos caóticos de partículas mínimas: las moléculas. La física molecular y la termodinámica se complementan, considerando procesos con diferentes puntos visión. Al mismo tiempo, la termodinámica no se refiere a procesos atómicos, sino que se ocupa únicamente de cuerpos macroscópicos, sino Física molecular, por el contrario, considera cualquier proceso precisamente desde el punto de vista de la interacción de los individuos. unidades estructurales.
Todos los conceptos y procesos tienen sus propias designaciones y se describen mediante fórmulas especiales que representan más claramente las interacciones y dependencias de ciertos parámetros entre sí. Procesos y fenómenos se cruzan en sus manifestaciones, diferentes fórmulas puede contener las mismas cantidades y expresarse de diferentes maneras.
Cantidad de sustancia
La cantidad de una sustancia determina la relación entre (masa) y la cantidad de moléculas que contiene esa masa. El hecho es que diferentes sustancias con la misma masa tienen numero diferente partículas mínimas. Los procesos que tienen lugar a nivel molecular sólo pueden entenderse considerando con precisión el número de unidades atómicas que participan en las interacciones. Unidad de medida de la cantidad de sustancia, adoptado en el sistema SI, - lunar.
¡Atención! Un mol siempre contiene el mismo número de partículas mínimas. Este número se llama número de Avogadro (o constante) y es igual a 6,02x1023.
Esta constante se utiliza en los casos en que los cálculos requieren tener en cuenta la estructura microscópica de una sustancia determinada. Lidiar con el número de moléculas es difícil, ya que hay que operar números enormes, por ello se utiliza el mol, número que determina el número de partículas por unidad de masa.
Fórmula que determina la cantidad de una sustancia:
La cantidad de sustancia se calcula en diferentes casos, se utiliza en muchas fórmulas y es importante en física molecular.
Presion del gas
La presión del gas es una cantidad importante que tiene importancia no sólo teórica sino también práctica. Veamos la fórmula de la presión del gas utilizada en física molecular, con las explicaciones necesarias para una mejor comprensión.
Para compilar la fórmula, tendrás que hacer algunas simplificaciones. Las moléculas son sistemas complejos , teniendo una estructura de varias etapas. Para simplificar, consideramos las partículas de gas en un recipiente determinado como bolas elásticas homogéneas que no interactúan entre sí (gas ideal).
También se considerará igual la velocidad de movimiento de las partículas mínimas. Introduciendo tales simplificaciones, que no cambian mucho la posición real, podemos derivar la siguiente definición: la presión del gas es la fuerza ejercida por los impactos de las moléculas de gas en las paredes de los recipientes.
Al mismo tiempo, teniendo en cuenta la tridimensionalidad del espacio y la presencia de dos direcciones de cada dimensión, es posible limitar el número de unidades estructurales que actúan sobre las paredes a 1/6.
Así, reuniendo todas estas condiciones y supuestos, podemos deducir fórmula de presión de gas en condiciones ideales.
La fórmula se ve así:
donde P es la presión del gas;
n es la concentración de moléculas;
k- constante de Boltzmann(1,38×10-23);
Ek - moléculas de gas.
Hay otra versión de la fórmula:
P = nkT,
donde n es la concentración de moléculas;
T - temperatura absoluta.
Fórmula de volumen de gas
El volumen de un gas es el espacio que ocupa. cantidad dada gas bajo ciertas condiciones. A diferencia de sólidos tener un volumen constante, prácticamente independiente de las condiciones ambientales, El gas puede cambiar de volumen dependiendo de la presión. o temperatura.
La fórmula para el volumen de gas es la ecuación de Mendeleev-Clapeyron, que se ve así:
PV = nRT
donde P es la presión del gas;
V es el volumen de gas;
n es el número de moles de gas;
R - constante universal de los gases;
T - temperatura del gas.
Mediante simples reordenamientos obtenemos la fórmula para el volumen de gas:
¡Importante! Según la ley de Avogadro, volúmenes iguales de cualquier gas colocado exactamente en las mismas condiciones (presión, temperatura) siempre contendrán el mismo número de partículas mínimas.
Cristalización
La cristalización es transición de fase sustancias de líquido a de Estado sólido, es decir. El proceso es el inverso de la fusión. El proceso de cristalización se produce con la liberación de calor., que debe eliminarse de la sustancia. La temperatura coincide con el punto de fusión, todo el proceso se describe mediante la fórmula:
Q = λm,
donde Q es la cantidad de calor;
λ - calor de fusión;
Esta fórmula describe tanto la cristalización como la fusión, ya que son esencialmente dos lados del mismo proceso. Para que una sustancia cristalice, debe enfriarse hasta su punto de fusión, y luego retire la cantidad de calor, igual al producto masa por calor especifico fusión (λ). Durante la cristalización, la temperatura no cambia.
Hay otra forma de entender este término: la cristalización a partir de soluciones sobresaturadas. En este caso, el motivo de la transición no es solo el logro de una determinada temperatura, sino también el grado de saturación de la solución. una determinada sustancia. En cierta etapa, el número de partículas de soluto se vuelve demasiado grande, lo que provoca la formación de pequeños monocristales. Unen moléculas de la solución, produciendo un crecimiento capa por capa. Dependiendo de las condiciones de crecimiento, los cristales tienen diferentes formas.
Número de moléculas
La forma más sencilla de determinar el número de partículas contenidas en una masa determinada de una sustancia es mediante la siguiente fórmula:
Se deduce que el número de moléculas es igual a:
Es decir, en primer lugar es necesario determinar la cantidad de sustancia por determinada masa. Luego se multiplica por el número de Avogadro, lo que da como resultado el número de unidades estructurales. Para los compuestos, el cálculo se realiza sumando los pesos atómicos de los componentes. Veamos un ejemplo sencillo:
Determinemos la cantidad de moléculas de agua en 3 gramos. La fórmula (H2O) contiene dos átomos y uno. El peso atómico total de la partícula mínima de agua será: 1+1+16 = 18 g/mol.
Cantidad de sustancia en 3 gramos de agua:
Número de moléculas:
1/6 × 6 × 1023 = 1023.
Fórmula de masa molecular
Un mol siempre contiene el mismo número de partículas mínimas. Por tanto, conociendo la masa de un mol, podemos dividirla por el número de moléculas (número de Avogadro), lo que da como resultado la masa de una unidad del sistema.
Cabe señalar que esta fórmula se aplica únicamente a moléculas inorgánicas. Dimensiones moléculas orgánicas mucho más, su tamaño o peso tienen significados completamente diferentes.
Masa molar de gas
La masa molar es masa en kilogramos de un mol de una sustancia. Dado que un mol contiene la misma cantidad de unidades estructurales, la fórmula de la masa molar se ve así:
M = κ × Señor
donde k es el coeficiente de proporcionalidad;
Mr es la masa atómica de la sustancia.
La masa molar de un gas se puede calcular mediante la ecuación de Mendeleev-Clapeyron:
pV = mRT/M,
de lo cual podemos deducir:
M = RTm / pV
Así, la masa molar de un gas es directamente proporcional al producto de la masa del gas por la temperatura y la constante universal de los gases e inversamente proporcional al producto de la presión del gas por su volumen.
¡Atención! Hay que tener en cuenta que la masa molar de un gas como elemento puede diferir de la del gas como sustancia, por ejemplo, la masa molar del elemento oxígeno (O) es 16 g/mol, y la masa de oxígeno como una sustancia (O2) es de 32 g/mol.
Disposiciones básicas de las TIC.
Física en 5 minutos - física molecular
Conclusión
Las fórmulas que contienen física molecular y termodinámica te permiten calcular valores cuantitativos todos los procesos que ocurren con sólidos y gases. Estos cálculos son necesarios tanto en la investigación teórica como en la práctica, ya que contribuyen a la resolución de problemas prácticos.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de cantidad de una sustancia es el mol.
Lunar - es la cantidad de una sustancia que contiene tantas unidades estructurales (moléculas, átomos, iones, electrones, etc.) como átomos hay en 0,012 kg del isótopo de carbono 12 C.
Conociendo la masa de un átomo de carbono (1,93310 -26 kg), podemos calcular el número de átomos de N A en 0,012 kg de carbono.
N A = 0,012/1,93310 -26 = 6,0210 23 mol -1
6.0210 23 mol -1 se llama la constante de avogadro(designación N A, dimensión 1/mol o mol -1). Muestra el número de unidades estructurales en un mol de cualquier sustancia.
Masa molar- tamaño, igual a la proporción masa de una sustancia a la cantidad de sustancia. Tiene la dimensión kg/mol o g/mol. Generalmente se le denomina M.
En general, la masa molar de una sustancia, expresada en g/mol, es numéricamente igual a la masa atómica relativa (A) o molecular relativa (M) de esta sustancia. Por ejemplo, las masas atómicas y moleculares relativas de C, Fe, O 2, H 2 O son respectivamente 12, 56, 32, 18, y sus masas molares son respectivamente 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol. , 18 g/mol.
Cabe señalar que masa y cantidad de una sustancia son conceptos diferentes. La masa se expresa en kilogramos (gramos) y la cantidad de sustancia en moles. Existen relaciones simples entre la masa de una sustancia (m, g), la cantidad de sustancia (ν, mol) y la masa molar (M, g/mol)
m = νM; v = m/M; M = m/v.
Usando estas fórmulas es fácil calcular la masa de una cierta cantidad de una sustancia, o determinar el número de moles de una sustancia en conocido por las masas o encuentre la masa molar de la sustancia.
Masas atómicas y moleculares relativas.
En química no se utilizan tradicionalmente valores de masa absolutos, sino relativos. Desde 1961, adoptada como unidad de masa atómica relativa. unidad atómica masa (abreviado como amu), que es 1/12 de la masa de un átomo de carbono-12, es decir, el isótopo del carbono 12 C.
Peso molecular relativo(M r) de una sustancia es una cantidad igual a la relación peso promedio moléculas de la composición isotópica natural de una sustancia a 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12 C.
La masa molecular relativa es numéricamente igual a la suma de las masas atómicas relativas de todos los átomos que componen la molécula y se calcula fácilmente usando la fórmula de la sustancia, por ejemplo, la fórmula de la sustancia es B x D y C z , entonces
Señor r = xA B + yA D + zA C.
La masa molecular tiene la dimensión a.m.u. y es numéricamente igual a la masa molar (g/mol).
Leyes de los gases
El estado de un gas se caracteriza completamente por su temperatura, presión, volumen, masa y masa molar. Las leyes que conectan estos parámetros son muy cercanas para todos los gases y absolutamente precisas para gas ideal , en el que no hay ninguna interacción entre partículas y cuyas partículas son puntos materiales.
Los primeros estudios cuantitativos de reacciones entre gases pertenecieron al científico francés Gay-Lussac. Es autor de las leyes de expansión térmica de los gases y de la ley de relaciones volumétricas. Estas leyes fueron explicadas en 1811 por el físico italiano A. Avogadro. Ley de Avogadro - uno de los principios básicos importantes de la química, que establece que “ Volúmenes iguales de diferentes gases tomados a la misma temperatura y presión contienen el mismo número de moléculas.».
Consecuencias de la ley de Avogadro:
1) las moléculas de la mayoría de los átomos simples son diatómicas (H 2 , ACERCA DE 2 etc.);
2) el mismo número de moléculas de diferentes gases en las mismas condiciones ocupan el mismo volumen.
3) cuando condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa un volumen igual a 22,4 dm 3 (l). Este volumen se llama molarvolumen de gas(V o) (condiciones normales - t o = 0 °C o
T o = 273 K, Po = 101325 Pa = 101,325 kPa = 760 mm. rt. Arte. = 1 atmósfera).
4) un mol de cualquier sustancia y un átomo de cualquier elemento, independientemente de las condiciones y estado de agregación, contienen el mismo número de moléculas. Este Número de Avogadro (constante de Avogadro) - se ha establecido experimentalmente que este número es igual a
norte A = 6,02213∙10 23 (moléculas).
De este modo: para gases 1 mol – 22,4 dm 3 (l) – 6.023∙10 23 moléculas – M, g/mol ;
por sustancia 1 mol – 6.023∙10 23 moléculas – M, g/mol.
Basado en la ley de Avogadro: a la misma presión y las mismas temperaturas, las masas (m) de volúmenes iguales de gases están relacionadas como sus masas molares (M)
m 1 /m 2 = M 1 /M 2 = D,
donde D - densidad relativa el primer gas sobre el segundo.
De acuerdo a ley de R. Boyle – E. Mariotte , en temperatura constante La presión producida por una determinada masa de gas es inversamente proporcional al volumen del gas.
P o /P 1 = V 1 /V o o PV = const.
Esto significa que a medida que aumenta la presión, el volumen de gas disminuye. Esta ley fue formulada por primera vez en 1662 por R. Boyle. Dado que en su creación también participó el científico francés E. Marriott, en otros países además de Inglaterra esta ley se llama doble nombre. Él es caso especial ley gas ideal (que describe un gas hipotético que idealmente obedece todas las leyes del comportamiento del gas).
Por Ley de J. Gay-Lussac : a presión constante, el volumen de gas cambia en proporción directa a la temperatura absoluta (T)
V 1 /T 1 = V o /T o o V/T = const.
La relación entre el volumen, la presión y la temperatura del gas se puede expresar mediante una ecuación general que combina las leyes de Boyle-Mariotte y Gay-Lussac ( ley unida de gases)
PV/T=P o V o /T o,
donde P y V son la presión y el volumen de gas a una temperatura determinada T; P o y V o - presión y volumen de gas en condiciones normales (n.s.).
Ecuación de Mendeleev-Clapeyron (ecuación de estado de un gas ideal) establece la relación entre masa (m, kg), temperatura (T, K), presión (P, Pa) y volumen (V, m 3) de un gas con su masa molar(M, kg/mol)
donde R es la constante universal de los gases, igual a 8,314 J/(mol·K). Además, la constante de los gases tiene dos valores más: P – mmHg, V - cm 3 (ml), R = 62400 ;
R – cajero automático, V – dm 3 (l), R = 0,082 .
Presión parcial (lat. parcial- parcial, de lat. pares- parte) - la presión de un componente individual de la mezcla de gases. Presión total mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de sus componentes.
La presión parcial de un gas disuelto en un líquido es la presión parcial del gas que se formaría en la fase de formación de gas en estado de equilibrio con el líquido a la misma temperatura. La presión parcial de un gas se mide como la actividad termodinámica de las moléculas del gas. Los gases siempre fluirán desde una zona de alta presión parcial hacia una zona de menor presión; y con que más diferencia, más rápido será el flujo. Los gases se disuelven, difunden y reaccionan según su presión parcial y no necesariamente dependen de la concentración en la mezcla de gases. La ley de la suma de presiones parciales fue formulada en 1801 por J. Dalton. Al mismo tiempo, la justificación teórica correcta, basada en la teoría cinética molecular, se hizo mucho más tarde. las leyes de dalton - dos leyes físicas que determinan la presión total y la solubilidad de una mezcla de gases y fueron formuladas por él a principios del siglo XIX.
