Praktinėje ir teorinėje chemijoje yra ir yra praktinę reikšmę dvi sąvokos, tokios kaip molekulinė (ji dažnai pakeičiama molekulinės masės sąvoka, kuri nėra teisinga) ir molinė masė. Abu šie kiekiai priklauso nuo paprastos ar sudėtingos medžiagos sudėties.
Kaip nustatyti ar molekulinis? Abu šie fiziniai dydžiai negali būti (arba beveik negalima) rasti tiesioginiu matavimu, pavyzdžiui, sveriant medžiagą ant svarstyklių. Jie apskaičiuojami remiantis cheminė formulė jungtys ir atominės masės visi elementai. Šie dydžiai yra lygūs, tačiau skiriasi matmenimis. išreikštas atominės masės vienetais, kurie yra sutartinė vertė, turi žymėjimą a. e.m., taip pat kitas pavadinimas - „dalton“. Molinės masės vienetai išreiškiami g/mol.
Paprastų medžiagų, kurių molekulės susideda iš vieno atomo, molekulinės masės yra lygios jų atominėms masėms, kurios nurodytos periodinė lentelė Mendelejevas. Pavyzdžiui:
- natris (Na) - 22,99 a. e.m.;
- geležis (Fe) - 55,85 a. e.m.;
- siera (S) - 32,064 a. e.m.;
- argonas (Ar) - 39,948 a. e.m.;
- kalis (K) - 39,102 a. e.m.
Taip pat paprastų medžiagų, kurių molekulės susideda iš kelių atomų, molekulinės masės cheminis elementas, apskaičiuojamas kaip elemento atominės masės sandauga pagal atomų skaičių molekulėje. Pavyzdžiui, už:
- deguonis (O2) - 16. 2 = 32 a. e.m.;
- azotas (N2) - 14,2 = 28 a. e.m.;
- chloras (Cl2) - 35. 2 = 70 a. e.m.;
- ozonas (O3) - 16. 3 = 48 a. e.m.
Molekulinės masės apskaičiuojamos sudedant kiekvieno molekulėje esančio elemento atominės masės sandaugą ir atomų skaičių. Pavyzdžiui, už:
- (HCl) - 2 + 35 = 37 a. e.m.;
- (CO) – 12 + 16 = 28 a. e.m.;
- anglies dioksidas (CO2) - 12 + 16. 2 = 44 a. e.m.
Bet kaip rasti medžiagų molinę masę?
Tai padaryti nėra sunku, nes tai yra tam tikros medžiagos kiekio vieneto masė, išreikšta moliais. Tai yra, jei apskaičiuota kiekvienos medžiagos molekulinė masė padauginama iš pastovią vertę, lygus 1 g/mol, tada bus gauta jo molinė masė. Pavyzdžiui, kaip rasti molinę masę (CO2)? Iš to seka (12 + 16,2).1 g/mol = 44 g/mol, tai yra MCO2 = 44 g/mol. Paprastoms medžiagoms, molekulėms, kuriose yra tik vienas elemento atomas, šis indikatorius, išreikštas g/mol, skaičiais sutampa su elemento atomine mase. Pavyzdžiui, sieros MS = 32,064 g/mol. Kaip rasti molinę masę paprasta medžiaga, kurio molekulė susideda iš kelių atomų, kaip pavyzdį galima laikyti deguonimi: MO2 = 16. 2 = 32 g/mol.
Čia pateikti konkrečių paprastų arba sudėtingų medžiagų pavyzdžiai. Bet ar įmanoma ir kaip rasti produkto, susidedančio iš kelių komponentų, molinę masę? Kaip ir molekulinė masė, daugiakomponentinio mišinio molinė masė yra priedinis dydis. Tai yra komponento molinės masės ir jo dalies mišinyje sandaugų suma: M = ∑Mi. Xi, tai yra, galima apskaičiuoti ir vidutinę molekulinę, ir vidutinę molinę masę.
Remiantis oro, kuriame yra apie 75,5% azoto, 23,15% deguonies, 1,29% argono ir 0,046% anglies dioksido, pavyzdžiu (likusios priemaišos, kurių yra mažesniais kiekiais, gali būti nepaisoma): Mair = 28. 0,755 + 32. 0,2315 + 40 . 0,129 + 44. 0,00046 = 29,08424 g/mol ≈ 29 g/mol.
Kaip rasti medžiagos molinę masę, jei periodinėje lentelėje nurodytos atominės masės nustatymo tikslumas skiriasi? Vieniems elementams jis nurodomas dešimtųjų, kitiems šimtųjų, kitiems - tūkstantųjų, o tokiems elementams kaip radonas - iki sveikų, mangano - iki dešimtųjų tūkstantųjų tikslumu.
Skaičiuojant molinę masę, nėra prasmės atlikti skaičiavimus didesniu nei dešimtųjų tikslumu, nes jie turi praktinis pritaikymas kai mūsų pačių grynumas cheminių medžiagų arba reagentai įves didelę klaidą. Visi šie skaičiavimai yra apytiksliai. Tačiau ten, kur chemikai reikalauja didesnio tikslumo, tam tikromis procedūromis atliekamos atitinkamos pataisos: nustatomas tirpalo titras, kalibruojama naudojant standartinius mėginius ir kt.
Bet kuri medžiaga susideda iš tam tikros struktūros dalelių (molekulių arba atomų). Molinė masė paprastas ryšys apskaičiuojamas pagal periodinė lentelė elementai D.I. Mendelejevas. Jei jums reikia išsiaiškinti šį sudėtingos medžiagos parametrą, skaičiavimas bus ilgas šiuo atveju Paveikslas ieškomas žinynuose arba cheminių medžiagų kataloge, ypač Sigma-Aldrich.
Molinės masės samprata
Molinė masė (M) yra vieno molio medžiagos masė. Šį kiekvieno atomo parametrą galima rasti periodinėje elementų lentelėje, jis yra tiesiai po pavadinimu. Skaičiuojant junginių masę, skaičius dažniausiai suapvalinamas iki artimiausios sveikos ar dešimtosios. Norėdami galutinai suprasti, iš kur jis kilęs duota vertė, turite suprasti „apgamo“ sąvoką. Tai medžiagos kiekis, kuriame yra pastarosios dalelių skaičius, lygus 12 g stabilaus anglies izotopo (12 C). Medžiagų atomų ir molekulių dydis skiriasi plačiu diapazonu, o jų skaičius molyje yra pastovus, tačiau didėja masė ir atitinkamai tūris.
„Molinės masės“ sąvoka yra glaudžiai susijusi su Avogadro skaičiumi (6,02 x 10 23 mol -1). Šis skaičius reiškia pastovus kiekis medžiagos vienetų (atomų, molekulių) 1 molyje.
Molinės masės svarba chemijai
Įeina chemikalai įvairios reakcijos tarpusavyje. Paprastai bet kurios lygtyje cheminė sąveika nurodo, kiek molekulių ar atomų panaudota. Tokie žymėjimai vadinami stechiometriniais koeficientais. Paprastai jie nurodomi prieš formulę. Todėl kiekybinės reakcijų charakteristikos yra pagrįstos medžiagos kiekiu ir moline mase. Jie aiškiai atspindi atomų ir molekulių sąveiką tarpusavyje.
Molinės masės apskaičiavimas
Bet kurios medžiagos ar komponentų mišinio atominė sudėtis žinoma struktūra galima rasti periodinėje elementų lentelėje. Neorganiniai junginiai, kaip taisyklė, rašomi kaip bendroji formulė, tai yra nenurodant struktūros, o tik atomų skaičių molekulėje. Apskaičiuojant molinę masę, organinės medžiagos žymimos taip pat. Pavyzdžiui, benzenas (C 6 H 6).
Kaip apskaičiuojama molinė masė? Formulė apima atomų tipą ir skaičių molekulėje. Pagal lentelę D.I. Mendelejevo, elementų molinės masės patikrinamos ir kiekviena figūra padauginama iš formulėje esančių atomų skaičiaus.
Atsižvelgdami į molekulinę masę ir atomų tipą, galite apskaičiuoti jų skaičių molekulėje ir sukurti junginio formulę.
Elementų molinė masė
Dažnai reakcijoms, skaičiavimams atlikti analitinė chemija, koeficientų išdėstymas lygtyse reikalauja žinių apie elementų molekulinę masę. Jei molekulėje yra vienas atomas, ši vertė bus lygi medžiagos vertei. Jei yra du ar daugiau elementų, molinė masė padauginama iš jų skaičiaus.
Molinės masės reikšmė skaičiuojant koncentracijas
Šis parametras naudojamas perskaičiuojant beveik visus medžiagų koncentracijų išreiškimo būdus. Pavyzdžiui, dažnai iškyla situacijos nustatant masės dalis remiantis medžiagos kiekiu tirpale. Paskutinis parametras išreiškiamas matavimo vienetu mol/l. Norint nustatyti reikiamo svorio medžiagos kiekis padauginamas iš molinės masės. Gauta vertė sumažinama 10 kartų.
Medžiagos normalumui apskaičiuoti naudojama molinė masė. Šis parametras naudojamas analitinėje chemijoje, jei reikia, atliekant titravimo ir gravimetrinės analizės metodus. tikslus įgyvendinimas reakcijos.
Molinės masės matavimas
Pirma istorinę patirtį susideda iš dujų tankio matavimo vandenilio atžvilgiu. Buvo atlikti tolesni koligatyvinių savybių tyrimai. Tai apima, pvz. osmosinis slėgis, nustatantis tirpalo ir gryno tirpiklio virimo arba užšalimo skirtumą. Šie parametrai tiesiogiai koreliuoja su medžiagos dalelių skaičiumi sistemoje.
Kartais molinė masė matuojama su nežinomos sudėties medžiaga. Anksčiau buvo naudojamas toks metodas kaip izoterminis distiliavimas. Jo esmė yra patalpinti medžiagos tirpalą į kamerą, garingas tirpiklis. Tokiomis sąlygomis susidaro garų kondensacija ir mišinio temperatūra pakyla, pasiekia pusiausvyrą ir pradeda mažėti. Išsiskirianti garavimo šiluma apskaičiuojama pagal tirpalo šildymo ir aušinimo greičio kitimą.
Pagrindinis modernus metodas Molinės masės matavimas yra masės spektrometrija. Tai yra pagrindinis būdas nustatyti medžiagų mišinius. Naudojant šiuolaikinius įrenginius šis procesasįvyksta automatiškai, tik iš pradžių reikia pasirinkti junginių atskyrimo mėginyje sąlygas. Masių spektrometrijos metodas pagrįstas medžiagos jonizacija. Dėl to susidaro įvairūs įkrauti junginio fragmentai. Masės spektras rodo masės ir jonų krūvio santykį.
Dujų molinės masės nustatymas
Bet kokių dujų ar garų molinė masė yra lengvai išmatuojama. Pakanka naudoti valdymą. Ta pati apimtis dujinė medžiaga kiekis lygus kitai medžiagai toje pačioje temperatūroje. Žinomu būdu matuojant garų tūrį, nustatomas išstumto oro kiekis. Šis procesas atliekamas naudojant šoninę šaką, vedančią į matavimo prietaisą.
Praktinis molinės masės panaudojimas
Taigi molinės masės sąvoka chemijoje naudojama visur. Norint aprašyti procesą, sukurti polimerų kompleksus ir kitas reakcijas, būtina apskaičiuoti šį parametrą. Svarbus momentas yra koncentracijos nustatymas veiklioji medžiaga farmacinėje medžiagoje. Pavyzdžiui, tyrimui naudojamos ląstelių kultūros fiziologines savybes naujas ryšys. Be to, atliekant biocheminius tyrimus svarbi molinė masė. Pavyzdžiui, tiriant elemento dalyvavimą medžiagų apykaitos procesuose. Dabar žinoma daugelio fermentų struktūra, todėl galima apskaičiuoti jų molekulinę masę, kuri daugiausia matuojama kilodaltonais (kDa). Šiandien yra žinoma beveik visų žmogaus kraujo komponentų, ypač hemoglobino, molekulinė masė. Medžiagos molekulinė ir molinė masė tam tikrais atvejais yra sinonimai. Jų skirtumai slypi tame, kad paskutinis parametras yra visų atomo izotopų vidurkis.
Bet kokie mikrobiologiniai eksperimentai tikslus apibrėžimas medžiagos įtaka fermentų sistemai atliekama naudojant molinės koncentracijos. Pavyzdžiui, biokatalizėje ir kitose srityse, kur būtina tirti fermentinį aktyvumą, naudojamos tokios sąvokos kaip induktoriai ir inhibitoriai. Norint reguliuoti fermentų aktyvumą biocheminiu lygiu, būtini tyrimai naudojant molines mases. Šis parametras tvirtai įsitvirtino gamtos ir inžinerijos mokslų srityse, tokiose kaip fizika, chemija, biochemija ir biotechnologijos. Taip apibūdinami procesai tampa labiau suprantami mechanizmų ir jų parametrų nustatymo požiūriu. Perėjimas iš fundamentinis mokslas Programos neapsieina be molinės masės rodiklio, pradedant fiziologiniais tirpalais, buferinėmis sistemomis ir baigiant vaistinių medžiagų dozių nustatymu organizmui.
Atomai ir molekulės yra mažiausios medžiagos dalelės, todėl galite pasirinkti vieno iš atomų masę kaip matavimo vienetą ir išreikšti kitų atomų mases pasirinkto atžvilgiu. Taigi, kas yra molinė masė ir koks jos matmuo?
Kas yra molinė masė?
Atominių masių teorijos pradininkas buvo mokslininkas Daltonas, sudaręs atominių masių lentelę ir paėmęs vandenilio atomo masę kaip vieną.
Molinė masė yra vieno molio medžiagos masė. Apgamas, savo ruožtu, yra medžiagos kiekis, kuriame yra tam tikras kiekis smulkios dalelės kurie dalyvauja cheminiai procesai. Molekulių, esančių viename molyje, skaičius vadinamas Avogadro skaičiumi. Ši vertė yra pastovi ir nekinta.
Ryžiai. 1. Avogadro skaičiaus formulė.
Taigi, medžiagos molinė masė yra vieno molio masė, kurioje yra 6,02 * 10^23 elementariosios dalelės.
Avogadro numeris gavo savo pavadinimą italų mokslininko Amedeo Avagadro garbei, kuris įrodė, kad molekulių skaičius vienodame dujų tūryje visada yra vienodas
Molinė masė Tarptautinė sistema SI matuojamas kg/mol, nors ši vertė paprastai išreiškiama gramais/mol. Ši vertė yra nurodyta Anglų laiškas M, o molinės masės formulė yra tokia:
čia m yra medžiagos masė, o v yra medžiagos kiekis.
Ryžiai. 2. Molinės masės apskaičiavimas.
Kaip rasti medžiagos molinę masę?
D.I. Mendelejevo lentelė padės apskaičiuoti tam tikros medžiagos molinę masę. Paimkime bet kurią medžiagą, pavyzdžiui, sieros rūgštį. Jos formulė yra tokia: H 2 SO 4. Dabar pažiūrėkime į lentelę ir pažiūrėkime, kokia yra kiekvieno rūgštyje esančio elemento atominė masė. Sieros rūgštis susideda iš trijų elementų – vandenilio, sieros, deguonies. Šių elementų atominė masė yra atitinkamai 1, 32, 16.
Pasirodo, kad bendra molekulinė masė lygi 98 atominės masės vienetams (1*2+32+16*4). Taip išsiaiškinome, kad vienas molis sieros rūgšties sveria 98 gramus.
Medžiagos molinė masė skaitine prasme lygi santykinei molekulinei masei, jei medžiagos struktūriniai vienetai yra molekulės. Medžiagos molinė masė taip pat gali būti lygi santykinei atominei masei, jei medžiagos struktūriniai vienetai yra atomai.
Iki 1961 m. deguonies atomas buvo laikomas atominės masės vienetu, bet ne visas atomas, o 1/16 jo. Tuo pačiu metu cheminės ir fiziniai vienetai masės nebuvo vienodos. Cheminių medžiagų buvo 0,03% daugiau nei fizinių.
Šiuo metu fizikoje ir chemijoje priimta vieninga matavimo sistema. Standartiškai e.a.m. Pasirinkta 1/12 anglies atomo masės.
Ryžiai. 3. Anglies atominės masės vieneto formulė.
Labai lengva išmatuoti bet kokių dujų ar garų molinę masę. Pakanka naudoti valdymą. Toks pat dujinės medžiagos tūris yra lygus kitos tos pačios temperatūros kiekiui. Gerai žinomas garų tūrio matavimo būdas yra išstumto oro kiekio nustatymas. Šis procesas atliekamas naudojant šoninę šaką, vedančią į matavimo prietaisą.
Molinės masės sąvoka yra labai svarbi chemijai. Jo apskaičiavimas būtinas polimerų kompleksų kūrimui ir daugeliui kitų reakcijų. Farmacijoje tam tikros medžiagos koncentracija medžiagoje nustatoma naudojant molinę masę. Taip pat molinė masė yra svarbi atliekant biocheminius tyrimus (medžiagų apykaitos procesą elemente).
Šiais laikais mokslo plėtros dėka žinomos beveik visų kraujo komponentų, įskaitant hemoglobiną, molekulinės masės.
Molekulinė fizika tiria kūnų savybes, pagrįstas atskirų molekulių elgesiu. Visi matomi procesai vyksta mažiausių dalelių sąveikos lygmenyje, tai, ką matome plika akimi, yra tik šių subtilių giluminių ryšių pasekmė.
Pagrindinės sąvokos
Molekulinė fizika kartais laikoma teoriniu termodinamikos papildymu. Termodinamika, atsiradusi daug anksčiau, nagrinėjo šilumos perėjimo į darbą tyrimą, siekdama grynai praktiniais tikslais. Ji negamino teorinis pagrindimas, aprašantys tik eksperimentų rezultatus. Pagrindinės molekulinės fizikos sąvokos atsirado vėliau, XIX a.
Ji tyrinėja kūnų sąveiką molekulinis lygis, vadovaujasi statistinis metodas, kuris lemia minimalių dalelių – molekulių chaotiškų judesių dėsningumus. Molekulinė fizika ir termodinamika papildo viena kitą, atsižvelgiant į procesus su skirtingus taškus regėjimas. Tuo pačiu metu termodinamika nėra susijusi su atominiais procesais, susijusiais tik su makroskopiniais kūnais, bet molekulinė fizika, priešingai, bet kokį procesą vertina būtent individo sąveikos požiūriu struktūriniai padaliniai.
Visos sąvokos ir procesai turi savo pavadinimus ir yra aprašomi specialiomis formulėmis, kurios aiškiausiai parodo tam tikrų parametrų sąveiką ir priklausomybę vienas nuo kito. Procesai ir reiškiniai susikerta savo apraiškomis, skirtingos formulės gali būti tokie patys kiekiai ir išreikšti skirtingais būdais.
Medžiagos kiekis
Medžiagos kiekis lemia ryšį tarp (masės) ir masėje esančių molekulių skaičiaus. Faktas yra tas, kad turi skirtingos medžiagos, kurių masė yra tokia pati skirtingas numeris minimalios dalelės. Molekuliniame lygmenyje vykstančius procesus galima suprasti tik tiksliai įvertinus sąveikoje dalyvaujančių atominių vienetų skaičių. Medžiagos kiekio matavimo vienetas, priimtas SI sistemoje, - apgamas.
Dėmesio! Viename molyje visada yra tiek pat minimalių dalelių. Šis skaičius vadinamas Avogadro skaičiumi (arba konstanta) ir yra lygus 6,02x1023.
Ši konstanta naudojama tais atvejais, kai atliekant skaičiavimus reikia atsižvelgti į tam tikros medžiagos mikroskopinę struktūrą. Sunku susidoroti su molekulių skaičiumi, nes reikia operuoti didžiuliai skaičiai, todėl naudojamas molis – skaičius, nusakantis dalelių skaičių masės vienete.
Formulė, nustatanti medžiagos kiekį:
Medžiagos kiekis apskaičiuojamas skirtingų atvejų, naudojamas daugelyje formulių ir yra svarbu molekulinėje fizikoje.
Dujų slėgis
Dujų slėgis yra svarbus dydis, turintis ne tik teorinę, bet ir praktinę reikšmę. Pažvelkime į dujų slėgio formulę, naudojamą molekulinėje fizikoje, su paaiškinimais, kurių reikia norint geriau suprasti.
Norėdami sudaryti formulę, turėsite atlikti keletą supaprastinimų. Molekulės yra sudėtingos sistemos , turintis daugiapakopę struktūrą. Kad būtų paprasčiau, tam tikrame inde esančias dujų daleles laikome elastingais vienalyčiais rutuliais, kurie tarpusavyje nesąveikauja (idealios dujos).
Minimalių dalelių judėjimo greitis taip pat bus laikomas tokiu pačiu. Įvedus tokius supaprastinimus, kurie labai nekeičia tikrosios padėties, galime išvesti tokį apibrėžimą: dujų slėgis – jėga, kurią veikia dujų molekulės veikiant indų sieneles.
Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į erdvės trimatiškumą ir dviejų kiekvieno matmens krypčių buvimą, galima apriboti sienas veikiančių konstrukcinių vienetų skaičių iki 1/6.
Taigi, sujungę visas šias sąlygas ir prielaidas, galime daryti išvadą dujų slėgio formulė idealiomis sąlygomis.
Formulė atrodo taip:
čia P yra dujų slėgis;
n – molekulių koncentracija;
K- Boltzmanno konstanta(1,38×10-23);
Ek – dujų molekulės.
Yra ir kita formulės versija:
P = nkT,
čia n yra molekulių koncentracija;
T – absoliuti temperatūra.
Dujų tūrio formulė
Dujų tūris yra erdvė, kurią jos užima duotas kiekis dujų tam tikromis sąlygomis. Skirtingai nei kietosios medžiagos turintis pastovų tūrį, praktiškai nepriklausomą nuo aplinkos sąlygų, dujų tūris gali keistis priklausomai nuo slėgio arba temperatūra.
Dujų tūrio formulė yra Mendelejevo-Clapeyrono lygtis, kuri atrodo taip:
PV = nRT
čia P yra dujų slėgis;
V - dujų tūris;
n yra dujų molių skaičius;
R - universali dujų konstanta;
T - dujų temperatūra.
Paprastais pertvarkymais gauname dujų tūrio formulę:
Svarbu! Pagal Avogadro dėsnį, vienoduose tūriuose bet kokių dujų, patalpintų lygiai tokiomis pačiomis sąlygomis – slėgis, temperatūra – visada bus vienodas minimalių dalelių skaičius.
Kristalizacija
Kristalizacija yra fazių perėjimas medžiagos iš skysčio į kietos būsenos, t.y. Procesas yra atvirkštinis lydymosi procesas. Kristalizacijos procesas vyksta išsiskiriant šilumai, kuris turi būti pašalintas iš medžiagos. Temperatūra sutampa su lydymosi temperatūra, visas procesas apibūdinamas formule:
Q = λm,
čia Q yra šilumos kiekis;
λ - lydymosi šiluma;
Ši formulė apibūdina ir kristalizaciją, ir lydymąsi, nes tai iš esmės yra dvi to paties proceso pusės. Kad medžiaga kristalizuotųsi, jis turi būti atvėsintas iki lydymosi temperatūros ir tada pašalinkite šilumos kiekį, lygus produktui masė per specifinė šiluma lydymas (λ). Kristalizacijos metu temperatūra nekinta.
Yra ir kitas būdas suprasti šį terminą – kristalizacija iš persotintų tirpalų. Šiuo atveju perėjimo priežastis yra ne tik tam tikros temperatūros pasiekimas, bet ir tirpalo prisotinimo laipsnis. tam tikra medžiaga. Tam tikrame etape ištirpusių dalelių skaičius tampa per didelis, todėl susidaro maži pavieniai kristalai. Jie pritvirtina molekules iš tirpalo, todėl auga sluoksnis po sluoksnio. Priklausomai nuo augimo sąlygų, kristalai yra įvairių formų.
Molekulių skaičius
Lengviausias būdas nustatyti dalelių, esančių tam tikroje medžiagos masėje, skaičių yra naudojant šią formulę:
Iš to išplaukia, kad molekulių skaičius yra lygus:
Tai yra, pirmiausia reikia nustatyti medžiagos kiekį tam tikroje masėje. Tada jis padauginamas iš Avogadro skaičiaus ir gaunamas struktūrinių vienetų skaičius. Junginiams apskaičiuojama sudedant komponentų atominius svorius. Pažvelkime į paprastą pavyzdį:
Nustatykime vandens molekulių skaičių 3 gramuose. Formulėje (H2O) yra du atomai ir vienas . Minimalios vandens dalelės bendra atominė masė bus: 1+1+16 = 18 g/mol.
Medžiagos kiekis 3 gramuose vandens:
Molekulių skaičius:
1/6 × 6 × 1023 = 1023.
Molekulių masės formulė
Viename molyje visada yra tiek pat minimalių dalelių. Todėl, žinodami molio masę, galime ją padalinti iš molekulių skaičiaus (Avogadro skaičiaus), gaudami sistemos vieneto masę.
Reikėtų pažymėti, kad ši formulė taikoma tik neorganinėms molekulėms. Matmenys organinės molekulės daug daugiau, jų dydis ar svoris turi visiškai skirtingas reikšmes.
Molinė dujų masė
Molinė masė yra vieno molio medžiagos masė kilogramais. Kadangi viename molyje yra tiek pat struktūrinių vienetų, molinės masės formulė atrodo taip:
M = κ × p
čia k yra proporcingumo koeficientas;
Mr yra medžiagos atominė masė.
Dujų molinę masę galima apskaičiuoti naudojant Mendelejevo-Klapeirono lygtį:
pV = mRT / M,
iš kurių galime daryti išvadą:
M = mRT/pV
Taigi, dujų molinė masė yra tiesiogiai proporcinga dujų masės ir temperatūros sandaugai ir visuotinei dujų konstantai ir atvirkščiai proporcinga dujų slėgio ir jų tūrio sandaugai.
Dėmesio! Reikia atsižvelgti į tai, kad dujų, kaip elemento, molinė masė gali skirtis nuo dujų kaip medžiagos, pavyzdžiui, elemento deguonies molinė masė (O) yra 16 g/mol, o deguonies masė medžiagos (O2) yra 32 g/mol.
Pagrindinės IRT nuostatos.
Fizika per 5 minutes – molekulinė fizika
Išvada
Formulės, kuriose yra molekulinės fizikos ir termodinamikos, leidžia apskaičiuoti kiekybines vertes visi procesai, vykstantys su kietosiomis medžiagomis ir dujomis. Tokie skaičiavimai būtini tiek teoriniuose tyrimuose, tiek praktikoje, nes padeda spręsti praktines problemas.
Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) medžiagos kiekio vienetas yra molis.
Kurmis - tai medžiagos kiekis, turintis tiek struktūrinių vienetų (molekulių, atomų, jonų, elektronų ir kt.), kiek atomų yra 0,012 kg anglies izotopo 12 C.
Žinodami vieno anglies atomo masę (1,93310 -26 kg), galime apskaičiuoti N A atomų skaičių 0,012 kg anglies.
N A = 0,012/1,93310 -26 = 6,0210 23 mol -1
6.0210 23 mol -1 vadinamas Avogadro konstanta(žymėjimas N A, matmuo 1/mol arba mol -1). Tai rodo struktūrinių vienetų skaičių bet kurios medžiagos mole.
Molinė masė- dydis, lygus santykiui medžiagos masė iki medžiagos kiekio. Jo matmenys yra kg / mol arba g / mol. Paprastai jis žymimas M.
Paprastai medžiagos molinė masė, išreikšta g/mol, yra skaitinė lygi šios medžiagos santykinei atominei (A) arba santykinei molekulinei masei (M). Pavyzdžiui, santykinė C, Fe, O 2, H 2 O atominė ir molekulinė masė yra atitinkamai 12, 56, 32, 18, o jų molinė masė yra atitinkamai 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol. , 18 g/mol.
Reikėtų pažymėti, kad medžiagos masė ir kiekis yra skirtingos sąvokos. Masė išreiškiama kilogramais (gramais), o medžiagos kiekis – moliais. Yra paprasti ryšiai tarp medžiagos masės (m, g), medžiagos kiekio (ν, mol) ir molinės masės (M, g/mol).
m = νM; ν = m/M; M = m/t.
Naudojant šias formules nesunku apskaičiuoti tam tikro medžiagos kiekio masę arba nustatyti medžiagos molių skaičių žinomas masėms arba suraskite medžiagos molinę masę.
Santykinės atominės ir molekulinės masės
Chemijoje jie tradiciškai naudoja santykines, o ne absoliučias masės vertes. Nuo 1961 m. priimtas kaip santykinės atominės masės vienetas atominis vienetas masė (sutrumpintai amu), kuri yra 1/12 anglies-12 atomo masės, tai yra anglies izotopas 12 C.
Santykinė molekulinė masė(M r) medžiagos kiekis, lygus santykiui vidutinis svoris 1/12 anglies atomo masės 12 C medžiagos natūralios izotopinės sudėties molekulių.
Santykinė molekulinė masė yra skaitine prasme lygi visų atomų, sudarančių molekulę, santykinių atominių masių sumai ir lengvai apskaičiuojama naudojant medžiagos formulę, pavyzdžiui, medžiagos formulė yra B x D y C z , tada
M r = xA B + yA D + zA C.
Molekulinė masė turi matmenis a.m.u. ir yra skaitine prasme lygi molinei masei (g/mol).
Dujų įstatymai
Dujų būseną visiškai apibūdina jų temperatūra, slėgis, tūris, masė ir molinė masė. Šiuos parametrus jungiantys dėsniai yra labai artimi visoms dujoms ir visiškai tikslūs idealios dujos , kuriame visiškai nėra sąveikos tarp dalelių ir kurių dalelės yra materialūs taškai.
Pirmieji kiekybiniai dujų reakcijų tyrimai priklausė prancūzų mokslininkui Gay-Lussac. Jis yra dujų šiluminio plėtimosi dėsnių ir tūrinių santykių dėsnio autorius. Šiuos dėsnius 1811 metais paaiškino italų fizikas A. Avogadro. Avogadro dėsnis – vienas iš svarbių pagrindinių chemijos principų, teigiančių, kad „ vienoduose tūriuose skirtingų dujų, paimtų esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui, yra tiek pat molekulių».
Pasekmės iš Avogadro dėsnio:
1) daugumos paprastų atomų molekulės yra dviatomės (H 2 , APIE 2 ir kt.);
2) tiek pat skirtingų dujų molekulių tomis pačiomis sąlygomis užima tą patį tūrį.
3) kada normaliomis sąlygomis vienas molis bet kokių dujų užima tūrį, lygų 22,4 dm 3 (l).Šis tūris vadinamas krūminiaidujų tūris(V o) (įprastos sąlygos – t o = 0 °C arba
T o = 273 K, P o = 101325 Pa = 101,325 kPa = 760 mm. rt. Art. = 1 atm).
4) vienas molis bet kurios medžiagos ir bet kurio elemento atomas, nepriklausomai nuo agregacijos sąlygų ir būsenos, turi vienodą molekulių skaičių. Tai Avogadro skaičius (Avogadro konstanta) – eksperimentiškai nustatyta, kad šis skaičius lygus
N A = 6,02213∙10 23 (molekulės).
Taigi: dujoms 1 mol – 22,4 dm 3 (l) – 6,023∙10 23 molekulės – M, g/mol ;
dėl esmės 1 molis – 6,023∙10 23 molekulės – M, g/mol.
Remiantis Avogadro įstatymu: Esant tokiam pačiam slėgiui ir toms pačioms temperatūroms, vienodo tūrio dujų masės (m) yra susijusios su jų molinėmis masėmis (M)
m 1 /m 2 = M 1 / M 2 = D,
kur D - santykinis tankis pirmas dujas per antrą.
Pagal R. Boyle'o dėsnis – E. Mariotte , adresu pastovi temperatūra slėgis, kurį sukuria tam tikra dujų masė, yra atvirkščiai proporcingas dujų tūriui
P o /P 1 = V 1 /V o arba PV = pastovus.
Tai reiškia, kad didėjant slėgiui, dujų tūris mažėja. Pirmą kartą šį dėsnį 1662 metais suformulavo R. Boyle'as. Kadangi jį kuriant dalyvavo ir prancūzų mokslininkas E. Marriott, kitose šalyse, išskyrus Angliją, šis įstatymas vadinamas dvigubas vardas. Tai atstovauja ypatingas atvejis įstatymas idealios dujos (apibūdinančios hipotetines dujas, kurios idealiai paklūsta visiems dujų elgesio dėsniams).
Autorius J. Gay-Lussac dėsnis : esant pastoviam slėgiui, dujų tūris kinta tiesiogiai proporcingai absoliučiai temperatūrai (T)
V 1 /T 1 = V o /T o arba V/T = pastovus.
Ryšys tarp dujų tūrio, slėgio ir temperatūros gali būti išreikštas bendra lygtimi, jungiančia Boyle-Mariotte ir Gay-Lussac dėsnius ( jungtinis dujų įstatymas)
PV/T=P o V o /T o,
čia P ir V yra dujų slėgis ir tūris tam tikroje temperatūroje T; P o ir V o – dujų slėgis ir tūris normaliomis sąlygomis (n.s.).
Mendelejevo-Klapeirono lygtis (idealiųjų dujų būsenos lygtis) nustato dujų masės (m, kg), temperatūros (T, K), slėgio (P, Pa) ir tūrio (V, m 3) santykį su jomis. molinė masė(M, kg/mol)
kur R yra universali dujų konstanta, lygi 8,314 J/(mol K). Be to, dujų konstanta turi dar dvi vertes: P – mmHg, V - cm 3 (ml), R = 62400 ;
R – bankomatas, V – dm 3 (l), R = 0,082 .
Dalinis slėgis (lot. partialis- dalinis, nuo lat. pars- dalis) - atskiro dujų mišinio komponento slėgis. Bendras slėgis dujų mišinys yra jo komponentų dalinių slėgių suma.
Skystyje ištirpusių dujų dalinis slėgis – tai dalinis dujų slėgis, kuris susidarytų dujų susidarymo fazėje, esant pusiausvyrai su skysčiu toje pačioje temperatūroje. Dalinis dujų slėgis matuojamas kaip dujų molekulių termodinaminis aktyvumas. Dujos visada tekės iš aukšto dalinio slėgio zonos į žemesnio slėgio sritį; ir su kuo daugiau skirtumo, tuo greitesnis bus srautas. Dujos tirpsta, difunduoja ir reaguoja pagal savo dalinį slėgį ir nebūtinai priklauso nuo koncentracijos dujų mišinyje. Dalinių slėgių pridėjimo dėsnį 1801 metais suformulavo J. Daltonas. Tuo pačiu metu teisingas teorinis pagrindimas, pagrįstas molekuline kinetine teorija, buvo pateiktas daug vėliau. Daltono dėsniai - du fizikinius dėsnius, nulemiančius bendrą dujų mišinio slėgį ir tirpumą ir kuriuos jis suformulavo XIX amžiaus pradžioje.
