Molska masa snovi je enaka masi snovi. Razmerje med prostornino snovi in ​​njeno količino

V mednarodnem sistemu enot (SI) je količinska enota snovi mol.

Krtek - to je količina snovi, ki vsebuje toliko strukturnih enot (molekul, atomov, ionov, elektronov itd.), kolikor je atomov v 0,012 kg izotopa ogljika 12 C.

Če poznamo maso enega atoma ogljika (1,93310 -26 kg), lahko izračunamo število atomov NA v 0,012 kg ogljika

N A = 0,012/1,93310 -26 = 6,0210 23 mol -1

6,0210 23 mol -1 se imenuje Avogadrova konstanta(oznaka N A, dimenzija 1/mol ali mol -1). Prikazuje število strukturnih enot v molu katere koli snovi.

Molska masa– vrednost, ki je enaka razmerju med maso snovi in ​​količino snovi. Ima dimenzijo kg/mol ali g/mol. Običajno se imenuje M.

Na splošno je molska masa snovi, izražena v g/mol, številčno enaka relativni atomski (A) ali relativni molekulski masi (M) te snovi. Na primer, relativne atomske in molekulske mase C, Fe, O 2, H 2 O so 12, 56, 32, 18, njihove molske mase pa 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol. , 18 g/mol.

Treba je opozoriti, da sta masa in količina snovi različna pojma. Masa je izražena v kilogramih (gramih), količina snovi pa v molih. Med maso snovi (m, g), količino snovi (ν, mol) in molsko maso (M, g/mol) obstajajo enostavne povezave.

m = νM; ν = m/M; M = m/v.

Z uporabo teh formul je enostavno izračunati maso določene količine snovi ali določiti število molov snovi v znani masi ali najti molsko maso snovi.

Relativne atomske in molekulske mase

V kemiji tradicionalno uporabljajo relativne in ne absolutne masne vrednosti. Od leta 1961 je kot enota za relativne atomske mase sprejeta atomska masna enota (skrajšano a.m.u.), ki je 1/12 mase atoma ogljika-12, to je izotopa ogljika 12 C.

Relativna molekulska masa(M r) snovi je vrednost, ki je enaka razmerju med povprečno maso molekule naravne izotopske sestave snovi in ​​1/12 mase ogljikovega atoma 12 C.

Relativna molekulska masa je številčno enaka vsoti relativnih atomskih mas vseh atomov, ki sestavljajo molekulo, in jo enostavno izračunamo s formulo snovi, na primer formula snovi je B x D y C z, potem

M r = xA B + yA D + zA C.

Molekulska masa ima dimenzijo a.m.u. in je številčno enaka molski masi (g/mol).

Zakoni o plinu

Stanje plina je popolnoma označeno z njegovo temperaturo, tlakom, prostornino, maso in molsko maso. Zakoni, ki povezujejo te parametre, so zelo podobni za vse pline in popolnoma točni za idealen plin , pri katerem ni popolnoma nobene interakcije med delci in katerega delci so materialne točke.

Prve kvantitativne študije reakcij med plini so pripadale francoskemu znanstveniku Gay-Lussacu. Je avtor zakonov o toplotnem raztezanju plinov in zakona prostorninskih razmerij. Te zakone je leta 1811 razložil italijanski fizik A. Avogadro. Avogadrov zakon - eno od pomembnih osnovnih načel kemije, ki pravi, da " enake količine različnih plinov, vzetih pri isti temperaturi in tlaku, vsebujejo enako število molekul».

Posledice iz Avogadrovega zakona:

1) molekule večine preprostih atomov so dvoatomne (H 2 , O 2 itd.);

2) enako število molekul različnih plinov pod enakimi pogoji zaseda enako prostornino.

3) pri normalnih pogojih en mol katerega koli plina zavzame prostornino, ki je enaka 22,4 dm 3 (l). Ta obseg se imenuje molarprostornina plina(V o) (normalni pogoji - t o = 0 °C oz

T o = 273 K, P o = 101325 Pa = 101,325 kPa = 760 mm. rt. Art. = 1 atm).

4) en mol katere koli snovi in ​​atom katerega koli elementa, ne glede na pogoje in agregatno stanje, vsebuje enako število molekul. to Avogadrovo število (Avogadrova konstanta) - eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da je to število enako

n A = 6,02213∙10 23 (molekule).

Torej: za pline 1 mol – 22,4 dm 3 (l) – 6,023∙10 23 molekule – M, g/mol ;

za vsebino 1 mol – 6,023∙10 23 molekule – M, g/mol.

Na podlagi Avogadrovega zakona: pri istem tlaku in enakih temperaturah so mase (m) enakih volumnov plinov povezane kot njihove molske mase (M)

m 1 /m 2 = M 1 /M 2 = D,

kjer je D relativna gostota prvega plina glede na drugega.

Glede na zakon R. Boyle – E. Mariotte , pri konstantni temperaturi je tlak, ki ga proizvaja določena masa plina, obratno sorazmeren z prostornino plina

P o /P 1 = V 1 /V o ali PV = konst.

To pomeni, da se z naraščanjem tlaka prostornina plina zmanjšuje. Ta zakon je leta 1662 prvič oblikoval R. Boyle. Ker je pri njegovem ustvarjanju sodeloval tudi francoski znanstvenik E. Marriott, se v drugih državah, razen v Angliji, ta zakon imenuje z dvojnim imenom. Predstavlja poseben primer zakon idealnega plina(opis hipotetičnega plina, ki idealno upošteva vse zakone obnašanja plina).

Avtor: J. Gay-Lussacov zakon : pri konstantnem tlaku se prostornina plina spreminja premosorazmerno z absolutno temperaturo (T)

V 1 /T 1 = V o /T o ali V/T = konst.

Razmerje med prostornino plina, tlakom in temperaturo lahko izrazimo s splošno enačbo, ki združuje Boyle-Mariottov in Gay-Lussacov zakon ( zakon o enotnem plinu)

PV/T=P o V o /T o,

kjer sta P in V tlak in prostornina plina pri dani temperaturi T; P o in V o - tlak in prostornina plina pri normalnih pogojih (n.s.).

Mendelejev-Clapeyronova enačba (enačba stanja idealnega plina) vzpostavlja razmerje med maso (m, kg), temperaturo (T, K), tlakom (P, Pa) in prostornino (V, m 3) plina z njegovo molsko maso ( M, kg/mol)

kjer je R univerzalna plinska konstanta, enaka 8,314 J/(mol K). Poleg tega ima plinska konstanta še dve vrednosti: P – mmHg, V - cm 3 (ml), R = 62400 ;

R – atm, V – dm 3 (l), R = 0,082 .

Parcialni tlak (lat. partialis- delno, iz lat. pars- del) - tlak posamezne sestavine mešanice plinov. Celotni tlak mešanice plinov je vsota parcialnih tlakov njenih komponent.

Parcialni tlak plina, raztopljenega v tekočini, je parcialni tlak plina, ki bi nastal v fazi nastajanja plina v stanju ravnotežja s tekočino pri enaki temperaturi. Parcialni tlak plina se meri kot termodinamična aktivnost molekul plina. Plini bodo vedno tekli iz območja visokega parcialnega tlaka v območje nižjega tlaka; in večja ko je razlika, hitrejši bo tok. Plini se raztapljajo, difundirajo in reagirajo glede na njihov parcialni tlak in niso nujno odvisni od koncentracije v mešanici plinov. Zakon dodajanja parcialnih tlakov je leta 1801 oblikoval J. Dalton. Hkrati pa je bila pravilna teoretična utemeljitev, ki temelji na molekularni kinetični teoriji, narejena mnogo kasneje. Daltonovi zakoni - dva fizikalna zakona, ki določata skupni tlak in topnost mešanice plinov in ju je oblikoval v začetku 19. stoletja.

Molekularna fizika proučuje lastnosti teles na podlagi obnašanja posameznih molekul. Vsi vidni procesi se dogajajo na ravni medsebojnega delovanja najmanjših delcev; kar vidimo s prostim očesom, je le posledica teh subtilnih globokih povezav.

Osnovni pojmi

Molekularna fizika se včasih obravnava kot teoretično dopolnilo termodinamiki. Termodinamika, ki se je pojavila veliko prej, se je ukvarjala s preučevanjem prehoda toplote v delo in zasledovala povsem praktične cilje. Ni podala teoretične utemeljitve, opisala je le rezultate poskusov. Osnovni koncepti molekularne fizike so se pojavili pozneje, v 19. stoletju.

Proučuje medsebojno delovanje teles na molekularni ravni, pri čemer jo vodi statistična metoda, ki ugotavlja vzorce v kaotičnih gibanjih minimalnih delcev – molekul. Molekularna fizika in termodinamika se dopolnjujeta, pogled na procese z različnih zornih kotov. Hkrati termodinamika ne obravnava atomskih procesov, temveč se ukvarja le z makroskopskimi telesi, molekularna fizika pa, nasprotno, vsak proces obravnava ravno z vidika interakcije posameznih strukturnih enot.

Vsi koncepti in procesi imajo svoje oznake in so opisani s posebnimi formulami, ki najbolj jasno predstavljajo interakcije in odvisnosti določenih parametrov drug od drugega. Procesi in pojavi se križajo v svojih manifestacijah, različne formule lahko vsebujejo enake količine in so izražene na različne načine.

Količina snovi

Količina snovi določa razmerje med (maso) in številom molekul, ki jih masa vsebuje. Dejstvo je, da imajo različne snovi z enako maso različno število minimalnih delcev. Procese, ki potekajo na molekularni ravni, je mogoče razumeti le z natančnim upoštevanjem števila atomskih enot, ki sodelujejo v interakcijah. merska enota količine snovi, sprejet v sistemu SI, - mol.

Pozor! En mol vsebuje vedno enako minimalno število delcev. To število imenujemo Avogadrovo število (ali konstanta) in je enako 6,02x1023.

Ta konstanta se uporablja v primerih, ko izračuni zahtevajo upoštevanje mikroskopske strukture dane snovi. Ukvarjanje s številom molekul je težko, saj morate operirati z ogromnimi številkami, zato se uporablja mol - število, ki določa število delcev na enoto mase.

Formula za določanje količine snovi:

Izračun količine snovi se izvaja v različnih primerih, uporablja se v številnih formulah in je pomembna vrednost v molekularni fiziki.

Tlak plina

Tlak plina je pomembna količina, ki nima le teoretičnega, ampak tudi praktičnega pomena. Oglejmo si formulo tlaka plina, ki se uporablja v molekularni fiziki, z razlagami, potrebnimi za boljše razumevanje.

Če želite sestaviti formulo, boste morali narediti nekaj poenostavitev. Molekule so kompleksni sistemi, ki ima večstopenjsko strukturo. Zaradi poenostavitve obravnavamo delce plina v določeni posodi kot elastične homogene kroglice, ki med seboj ne delujejo (idealni plin).

Enako bo upoštevana tudi hitrost gibanja minimalnih delcev. S takšnimi poenostavitvami, ki ne spremenijo bistveno dejanskega položaja, lahko izpeljemo naslednjo definicijo: tlak plina je sila, ki jo povzročajo udarci molekul plina v stene posod.

Hkrati je ob upoštevanju tridimenzionalnosti prostora in prisotnosti dveh smeri vsake dimenzije možno omejiti število strukturnih enot, ki delujejo na stene, na 1/6.

Če torej združimo vse te pogoje in predpostavke, lahko sklepamo formula tlaka plina v idealnih pogojih.

Formula izgleda takole:

kjer je P tlak plina;

n je koncentracija molekul;

K - Boltzmannova konstanta (1,38×10-23);

Ek - molekule plina.

Obstaja še ena različica formule:

P = nkT,

kjer je n koncentracija molekul;

T - absolutna temperatura.

Formula prostornine plina

Prostornina plina je prostor, ki ga določena količina plina zasede pod določenimi pogoji. Za razliko od trdnih snovi, ki imajo konstanten volumen, praktično neodvisen od okoljskih razmer, plin lahko spremeni prostornino glede na tlak ali temperaturo.

Formula za prostornino plina je Mendelejev-Clapeyronova enačba, ki izgleda takole:

PV = nRT

kjer je P tlak plina;

V je prostornina plina;

n je število molov plina;

R - univerzalna plinska konstanta;

T - temperatura plina.

S preprostimi preureditvami dobimo formulo za prostornino plina:

Pomembno! Po Avogadrovem zakonu bodo enake količine katerega koli plina, postavljenega v popolnoma enake pogoje - tlak, temperaturo - vedno vsebovale enako minimalno število delcev.

Kristalizacija

Kristalizacija je fazni prehod snovi iz tekočega v trdno stanje, tj. proces je obraten od taljenja. Proces kristalizacije poteka s sproščanjem toplote, ki jih je treba odstraniti iz snovi. Temperatura sovpada s tališčem, celoten proces opisuje formula:

Q = λm,

kjer je Q količina toplote;

λ - talilna toplota;

Ta formula opisuje tako kristalizacijo kot taljenje, saj sta v bistvu dve strani istega procesa. Da snov kristalizira, mora biti ohlajen do tališča, nato pa odvzamemo količino toplote, ki je enaka produktu mase in specifične talilne toplote (λ). Med kristalizacijo se temperatura ne spreminja.

Obstaja še en način za razumevanje tega izraza - kristalizacija iz prenasičenih raztopin. V tem primeru razlog za prehod ni le doseganje določene temperature, temveč tudi stopnja nasičenosti raztopine z določeno snovjo. Na določeni stopnji postane število delcev topljenca preveliko, kar povzroči nastanek majhnih monokristalov. Pritrdijo molekule iz raztopine in tako povzročijo rast plast za plastjo. Glede na pogoje rasti imajo kristali različne oblike.

Število molekul

Najlažji način za določitev števila delcev v določeni masi snovi je uporaba naslednje formule:

Iz tega sledi, da je število molekul enako:

To pomeni, da je treba najprej določiti količino snovi na določeno maso. Nato se pomnoži z Avogadrovim številom, rezultat pa je število strukturnih enot. Za spojine se izračuni opravijo s seštevanjem atomskih mas komponent. Poglejmo preprost primer:

Določimo število molekul vode v 3 gramih. Formula (H2O) vsebuje dva atoma in enega . Skupna atomska teža najmanjšega delca vode bo: 1+1+16 = 18 g/mol.

Količina snovi v 3 gramih vode:

Število molekul:

1/6 × 6 × 1023 = 1023.

Formula molekulske mase

En mol vsebuje vedno enako minimalno število delcev. Če torej poznamo maso mola, jo lahko delimo s številom molekul (Avogadrovo število), kar ima za posledico maso sistemske enote.

Upoštevati je treba, da ta formula velja samo za anorganske molekule. Organske molekule so veliko večje, imata njihova velikost ali teža popolnoma drugačen pomen.

Molska masa plina

Molska masa je masa v kilogramih enega mola snovi. Ker en mol vsebuje enako število strukturnih enot, je formula molske mase videti takole:

M = κ × Mr

kjer je k sorazmernostni koeficient;

Mr je atomska masa snovi.

Molsko maso plina lahko izračunamo z uporabo Mendeleev-Clapeyronove enačbe:

pV = mRT/M,

iz katerega lahko sklepamo:

M = mRT / pV

Tako je molska masa plina premo sorazmerna z zmnožkom mase plina in temperature ter univerzalne plinske konstante ter obratno sorazmerna z zmnožkom tlaka plina in njegove prostornine.

Pozor! Upoštevati je treba, da se molska masa plina kot elementa lahko razlikuje od plina kot snovi, na primer molska masa elementa kisika (O) je 16 g/mol, masa kisika pa kot snov (O2) je 32 g/mol.

Osnovne določbe IKT.

Fizika v 5 minutah - molekularna fizika

Zaključek

Formule, ki jih vsebuje molekularna fizika in termodinamika, omogočajo izračun kvantitativnih vrednosti vseh procesov, ki se pojavljajo s trdnimi snovmi in plini. Takšni izračuni so potrebni tako v teoretičnih raziskavah kot v praksi, saj prispevajo k reševanju praktičnih problemov.

Molekulska masa je eden temeljnih pojmov sodobne kemije. Njegova uvedba je postala mogoča po znanstveni utemeljitvi Avogadrove izjave, da je veliko snovi sestavljenih iz drobnih delcev - molekul, od katerih je vsaka sestavljena iz atomov. To sodbo ima znanost v veliki meri zasluga italijanskega kemika Amadea Avogadra, ki je znanstveno utemeljil molekularno zgradbo snovi in ​​dal kemiji številne najpomembnejše pojme in zakone.

Enote mase elementov

Sprva je bil atom vodika vzet za osnovno enoto atomske in molekulske mase kot najlažji element v vesolju. Toda atomske mase so bile večinoma izračunane na podlagi njihovih kisikovih spojin, zato se je odločilo izbrati nov standard za določanje atomskih mas. Atomska masa kisika je bila 15, atomska masa najlažje snovi na Zemlji, vodika, je bila 1. Leta 1961 je bil kisikov sistem za določanje teže splošno sprejet, vendar je povzročil določene nevšečnosti.

Leta 1961 je bila sprejeta nova lestvica relativnih atomskih mas, katere standard je bil ogljikov izotop 12 C. Enota za atomsko maso (okrajšano amu) je 1/12 mase tega standarda. Trenutno je atomska masa masa atoma, ki mora biti izražena v amu.

Masa molekul

Masa molekule katere koli snovi je enaka vsoti mas vseh atomov, ki tvorijo to molekulo. Najlažja molekulska masa plina je vodik; njegova spojina je zapisana kot H2 in ima vrednost blizu dve. Molekula vode je sestavljena iz atoma kisika in dveh atomov vodika. To pomeni, da je njegova molekulska masa 15,994 + 2*1,0079=18,0152 amu. Največjo molekulsko maso imajo kompleksne organske spojine – beljakovine in aminokisline. Molekulska masa strukturne enote beljakovin se giblje od 600 do 10 6 in več, odvisno od števila peptidnih verig v tej makromolekularni strukturi.

Krtek

Poleg standardnih enot za maso in prostornino se v kemiji uporablja povsem posebna sistemska enota - mol.

Mol je količina snovi, ki vsebuje toliko strukturnih enot (ionov, atomov, molekul, elektronov), kolikor jih vsebuje 12 gramov izotopa 12 C.

Pri uporabi merila količine snovi je treba navesti, katere strukturne enote so mišljene. Kot izhaja iz pojma "mol", je treba v vsakem posameznem primeru natančno navesti, o katerih strukturnih enotah govorimo - na primer mol H + ionov, mol molekul H 2 itd.

Molska in molekulska masa

Masa 1 mola snovi se meri v g/mol in se imenuje molska masa. Razmerje med molekulsko in molsko maso lahko zapišemo kot enačbo

ν = k × m/M, kjer je k sorazmernostni koeficient.

Lahko rečemo, da bo za katero koli razmerje sorazmernostni koeficient enak ena. Dejansko ima izotop ogljika relativno molekulsko maso 12 amu, po definiciji pa je molska masa te snovi 12 g/mol. Razmerje med molekulsko maso in molsko maso je 1. Iz tega lahko sklepamo, da imata molska in molekulska masa enake številske vrednosti.

Količine plina

Kot veste, so lahko vse snovi okoli nas v trdnem, tekočem ali plinastem agregatnem stanju. Za trdne snovi je najpogostejša osnovna mera masa, za trdne snovi in ​​tekočine - prostornina. To je posledica dejstva, da trdne snovi ohranijo svojo obliko, tekoče in plinaste snovi pa nimajo končnih dimenzij. Posebnost katerega koli plina je, da je razdalja med njegovimi strukturnimi enotami - molekulami, atomi, ioni - večkrat večja od enakih razdalj v tekočinah ali trdnih snoveh. Na primer, en mol vode v normalnih pogojih zavzame prostornino 18 ml - približno enako količino kot ena jedilna žlica. Prostornina enega mola fino kristalne kuhinjske soli je 58,5 ml, prostornina 1 mola sladkorja pa je 20-krat večja od mola vode. Plini zahtevajo še več prostora. En mol dušika pri normalnih pogojih zavzema 1240-krat večjo prostornino kot en mol vode.

Tako se prostornine plinastih snovi bistveno razlikujejo od prostornin tekočih in trdnih snovi. To je posledica razlike v razdaljah med molekulami snovi v različnih agregacijskih stanjih.

Normalni pogoji

Stanje katerega koli plina je močno odvisno od temperature in tlaka. Na primer, dušik pri temperaturi 20 ° C zavzame prostornino 24 litrov, pri 100 ° C pri istem tlaku pa 30,6 litra. Kemiki so to odvisnost upoštevali, zato je bilo odločeno, da se vse operacije in meritve s plinastimi snovmi zmanjšajo na normalne pogoje. Povsod po svetu so parametri normalnih razmer enaki. Za plinaste kemikalije so to:

• Temperatura pri 0°C.
• Tlak 101,3 kPa.

Za normalne pogoje je sprejeta posebna okrajšava - št. Včasih ta oznaka ni zapisana v težavah, potem morate natančno prebrati pogoje težave in prinesti dane parametre plina v normalne pogoje.

Izračun prostornine 1 mola plina

Na primer, ni težko izračunati en mol katerega koli plina, kot je dušik. Če želite to narediti, morate najprej najti vrednost njegove relativne molekulske mase:

M r (N 2) = 2×14 = 28.

Ker je relativna molekulska masa snovi številčno enaka molski masi, potem M(N2)=28 g/mol.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da je pri normalnih pogojih gostota dušika 1,25 g/l.

Nadomestimo to vrednost v standardno formulo, znano iz šolskega tečaja fizike, kjer:

• V je prostornina plina;
• m je masa plina;
• ρ je gostota plina.

Ugotovimo, da je molska prostornina dušika pri normalnih pogojih

V(N 2) = 25 g/mol: 1,25 g/liter = 22,4 l/mol.

Izkazalo se je, da en mol dušika zavzame 22,4 litra.

Če izvedete takšno operacijo z vsemi obstoječimi plinastimi snovmi, lahko pridete do neverjetnega zaključka: prostornina katerega koli plina v normalnih pogojih je 22,4 litra. Ne glede na to, o kakšnem plinu govorimo, kakšna je njegova zgradba in fizikalno-kemijske lastnosti, bo en mol tega plina zavzemal prostornino 22,4 litra.

Molarna prostornina plina je ena najpomembnejših konstant v kemiji. Ta konstanta omogoča reševanje številnih kemijskih problemov, povezanih z merjenjem lastnosti plinov v normalnih pogojih.

Rezultati

Molekulska masa plinastih snovi je pomembna pri določanju količine snovi. In če raziskovalec pozna količino snovi določenega plina, lahko določi maso ali prostornino takega plina. Za isti delež plinaste snovi so hkrati izpolnjeni naslednji pogoji:

ν = m/ M ν= V/ V m.

Če odstranimo konstanto ν, lahko enačimo ta dva izraza:

Tako lahko izračunate maso enega deleža snovi in ​​njeno prostornino, znana pa postane tudi molekulska masa preučevane snovi. S to formulo lahko enostavno izračunate razmerje med prostornino in maso. Ko se ta formula reducira na obliko M= m V m /V, bo znana molska masa želene spojine. Za izračun te vrednosti je dovolj, da poznate maso in prostornino preučevanega plina.

Ne smemo pozabiti, da je strogo ujemanje med dejansko molekulsko maso snovi in ​​tisto, ugotovljeno s formulo, nemogoče. Vsak plin vsebuje veliko nečistoč in dodatkov, ki povzročijo določene spremembe v njegovi strukturi in vplivajo na določitev njegove mase. Toda ta nihanja uvajajo spremembe na tretje ali četrto decimalno mesto v najdenem rezultatu. Zato so za šolske probleme in poskuse ugotovljeni rezultati precej verjetni.

Besedilo dela je objavljeno brez slik in formul.
Celotna različica dela je na voljo v zavihku "Delovne datoteke" v formatu PDF

Uvod

Pri študiju kemije in fizike igrajo pomembno vlogo koncepti, kot so "atom", "relativna atomska in molska masa kemičnega elementa". Zdi se, da na tem področju že dolgo ni bilo odkritega nič novega. Vendar pa Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo (IUPAC) letno posodablja vrednosti atomskih mas kemičnih elementov. V zadnjih 20 letih so prilagodili atomske mase 36 elementom, od katerih jih 18 nima izotopov.

Ko smo sodelovali v vseslovenskem rednem krogu olimpijade v naravoslovju, smo dobili naslednjo nalogo: "Predlagajte način za določitev molske mase snovi v šolskem laboratoriju."

Ta naloga je bila čisto teoretična in sem jo uspešno opravila. Zato sem se odločil eksperimentalno, v šolskem laboratoriju, izračunati molsko maso snovi.

Cilj:

Eksperimentalno določite molsko maso snovi v šolskem laboratoriju.

Naloge:

Preučite znanstveno literaturo, ki opisuje metode za izračun relativne atomske in molske mase.

Eksperimentalno določite molsko maso snovi v plinastem in trdnem stanju s fizikalnimi metodami.

Potegnite zaključke.

II. Glavni del

Osnovni pojmi:

Relativna atomska masa je masa kemičnega elementa, izražena v atomskih masnih enotah (amu). Za 1 amu 1/12 mase izotopa ogljika z atomsko težo 12 je sprejeta 1 amu = 1,6605655·10 -27 kg.

Relativna atomska masa - kaže, kolikokrat je masa danega atoma kemičnega elementa večja od 1/12 mase izotopa 12 C.

Izotopi- atomi istega kemijskega elementa, ki imajo različno število nevtronov in enako število protonov v jedru, torej različno relativno atomsko maso.

Molska masa snovi - ta masa snovi, vzeta v količini 1 mol.

1 mol - To je količina snovi, ki vsebuje enako število atomov (molekul), kot jih je v 12 g ogljika.

Specifična toplotna kapaciteta snovi je fizikalna količina, ki kaže, koliko toplote je treba prenesti na 1 kg težek predmet, da se njegova temperatura spremeni za 10 C.

Toplotna zmogljivost - Je produkt specifične toplotne kapacitete snovi in ​​njene mase.

Zgodovina določanja atomskih mas kemičnih elementov:

Po analizi različnih virov literature o zgodovini določanja relativnih atomskih mas različnih kemijskih elementov sem se odločil, da povzamem podatke v tabeli, kar je zelo priročno, ker V različnih virih literature so informacije podane nejasno:

Če poznamo relativno atomsko maso atoma, lahko določimo molsko maso snovi: M= Ar·10̄ ³ kg/mol

Metode za določanje molekulskih mas elementov:

Atomsko in molekulsko maso lahko določimo s fizikalnimi ali kemičnimi metodami. Kemijske metode se razlikujejo po tem, da na eni stopnji ne vključujejo samih atomov, temveč njihove kombinacije.

Fizične metode:

1 način. Dulogov in Petitov zakon

Leta 1819 je Dulong skupaj z A.T. Petit je postavil zakon o toplotni kapaciteti trdnih snovi, po katerem je produkt specifične toplotne kapacitete enostavnih trdnih snovi in ​​relativne atomske mase sestavnih elementov približno konstantna vrednost (v sodobnih merskih enotah enaka približno Сv·Аr = 25,12 J/(g.K)); Danes se to razmerje imenuje "Dulong-Petitov zakon". Zakon o specifični toplotni kapaciteti, ki je dolgo časa ostal neopažen s strani sodobnikov, je kasneje služil kot osnova za metodo za približno oceno atomskih mas težkih elementov. Iz Dulongovega in Petitovega zakona sledi, da lahko z deljenjem 25,12 s specifično toplotno kapaciteto preproste snovi, ki jo je enostavno eksperimentalno določiti, dobimo približno vrednost relativne atomske mase danega elementa. In če poznate relativno atomsko maso elementa, lahko določite molsko maso snovi.

М=Мr·10̵ ³ kg/mol

Na začetni stopnji razvoja fizike in kemije je bilo specifično toplotno kapaciteto elementa lažje določiti kot mnoge druge parametre, zato so s pomočjo tega zakona določili približne vrednosti RELATIVNE ATOMSKE MASE.

pomeni, Ar=25,12/s

c je specifična toplotna kapaciteta snovi

Za določitev specifične toplotne kapacitete trdne snovi izvedemo naslednji poskus:

1. 1. 1. V kalorimeter natočimo vročo vodo in določimo njeno maso in začetno temperaturo.

         Določimo maso trdnega telesa iz neznane snovi, katere relativno atomsko maso moramo določiti. Določili bomo tudi njegovo začetno temperaturo (njegova začetna temperatura je enaka temperaturi zraka v prostoru, saj je bilo telo v tem prostoru dalj časa).

         Spustimo trdno telo v kalorimeter z vročo vodo in določimo temperaturo, ugotovljeno v kalorimetru.

         Po opravljenih potrebnih izračunih določimo specifično toplotno kapaciteto trdne snovi.

Q1=c1m1(t-t1), kjer je Q1 količina toplote, ki jo odda voda kot posledica izmenjave toplote, c1 je specifična toplotna kapaciteta vode (tabelarna vrednost), m1 je masa vode, t je končna temperatura, t 1 je začetna temperatura vode, Q2=c2m2(t-t2), kjer je Q2 količina toplote, ki jo trdno telo prejme kot posledica izmenjave toplote, c2 je specifična toplotna kapaciteta snovi (ki jo je treba določiti), m2 je masa snovi, t 2 je začetna temperatura proučevanega telesa, saj Enačba toplotne bilance ima obliko: Q1 + Q2 = 0 ,

Potem c2 = c1m1(t-t1) /(- m2(t-t2))

Povprečna vrednost relativna atomska masa snovi izkazalo

Ar = 26,5 amu

torej molska masa a je enako M = 0,0265 kg/mol.

Trdno telo - aluminijasta palica

Metoda 2. Izračunajmo molsko maso zraka.

Z uporabo pogoja ravnovesja sistema lahko izračunate tudi molsko maso snovi, na primer plina, na primer zraka.

Fa = Fstrand(Arhimedova sila, ki deluje na balon, je uravnotežena s celotno gravitacijsko silo, ki deluje na lupino balona, ​​plin v balonu in breme, obešeno na balon.). Seveda glede na to, da žogica visi v zraku (se ne dviga in ne spušča).

Fa- Arhimedova sila, ki deluje na žogo v zraku

Fa =ρвg Vш

ρв - gostota zraka

F1- sila gravitacije, ki deluje na lupino krogle in plin (helij), ki se nahaja znotraj krogle

F1=mob g + mgel g

F2- sila gravitacije, ki deluje na breme

F2=mg g

Dobimo formulo: ρвg Vш= mob g + mgel g + mg g (1)

Za izračun molske mase zraka uporabimo formulo Mendeleev-Clapeyron:

Izrazimo molsko maso zraka:

V enačbi (3) nadomestimo enačbo (2) namesto gostote zraka. Torej imamo formulo za izračun molske mase zraka:

Če želite najti molsko maso zraka, morate izmeriti:

1) teža tovora

2) masa helija

3) masa lupine

4) temperatura zraka

5) zračni tlak (atmosferski tlak)

6) prostornina žoge

R- univerzalna plinska konstanta, R=8,31 ​​J/(mol K)

Barometer je pokazal atmosferski tlak

enaka ra =96000Pa

Sobna temperatura:

T=23 +273=297K

Z elektronsko tehtnico smo določili maso bremena in maso lupine žoge:

mgr = 8,02 g

masa lupine krogle:

mob = 3,15 g

Prostornino žoge smo določili na dva načina:

a) Naša krogla se je izkazala za okroglo. Z merjenjem obsega krogle na več mestih smo določili polmer krogle. In potem njegova glasnost: V=4/3·πR³

L=2πR, Lav= 85,8cm= 0,858m, torej R=0,137m

Vsh= 0,0107m³

b) nalil vodo v vedro do samega roba, potem ko ga je postavil s pladnjem za odtekanje vode. Balon smo popolnoma spustili v vodo, nekaj vode smo zlili v kopel pod vedrom, z merjenjem prostornine izlite vode iz vedra smo določili prostornino balona: Vvoda=Vsh= 0,011m³

(Žoga na sliki je bila bližje kameri, zato se zdi večja)

Torej, za izračun smo vzeli povprečno vrednost prostornine krogle:

Vsh= 0,0109m³

Maso helija določimo z Mendeleev-Clapeyronovo enačbo, pri čemer upoštevamo, da je temperatura helija enaka temperaturi zraka, tlak helija v kroglici pa je enak atmosferskemu tlaku.

Molska masa helija 0,004 kg/mol:

mgel = 0,00169 kg

Če nadomestimo vse rezultate meritev v formulo (4), dobimo vrednost molske mase zraka:

M = 0,030 kg/mol

(tabelarna vrednost molske mase

zrak 0,029 kg/mol)

Zaključek: V šolskem laboratoriju lahko s fizikalnimi metodami določite relativno atomsko maso kemijskega elementa in molsko maso snovi. Po tem delu sem se naučil veliko o tem, kako določiti relativno atomsko maso. Seveda veliko metod ni na voljo za šolski laboratorij, vendar sem lahko tudi z osnovno opremo eksperimentalno določil relativno atomsko maso kemijskega elementa in molsko maso snovi s fizikalnimi metodami. Posledično sem dosegel cilj in cilje, zastavljene v tem delu.

Seznam uporabljene literature

alhimik.ru

alhimikov.net

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molarna_masa

G. I. Deryabina, G. V. Kantaria. 2.2.Mol, molska masa. Organska kemija: spletni učbenik.

http://kf.info.urfu.ru/glavnaja/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molarna_masa h

V praktični in teoretični kemiji obstajata in sta praktično pomembna dva pojma: molekulska (pogosto se zamenjuje s pojmom molekulske mase, kar ni pravilno) in molska masa. Obe količini sta odvisni od sestave enostavne ali kompleksne snovi.

Kako določiti ali molekularno? Obeh fizikalnih količin ni mogoče (ali skoraj ni mogoče) najti z neposrednim merjenjem, na primer s tehtanjem snovi na tehtnici. Izračunane so na podlagi kemijske formule spojine in atomskih mas vseh elementov. Te količine so številčno enake, razlikujejo pa se po dimenzijah. izraženo v atomskih masnih enotah, ki so konvencionalna količina in so označene z a. e.m., pa tudi drugo ime - "dalton". Enote molske mase so izražene v g/mol.

Molekulske mase preprostih snovi, katerih molekule so sestavljene iz enega atoma, so enake njihovim atomskim masam, ki so navedene v periodnem sistemu Mendelejeva. Na primer za:

• natrij (Na) - 22,99 a. e.m.;
• železo (Fe) - 55,85 a. e.m.;
• žveplo (S) - 32,064 a. e.m.;
• argon (Ar) - 39,948 a. e.m.;
• kalij (K) - 39,102 a. e.m.

Tudi molekulske mase enostavnih snovi, katerih molekule so sestavljene iz več atomov kemijskega elementa, se izračunajo kot zmnožek atomske mase elementa s številom atomov v molekuli. Na primer za:

• kisik (O2) - 16. 2 = 32 a. e.m.;
• dušik (N2) - 14,2 = 28 a. e.m.;
• klor (Cl2) - 35. 2 = 70 a. e.m.;
• ozon (O3) - 16. 3 = 48 a. e.m.

Molekulske mase se izračunajo tako, da seštejejo produkt atomske mase in števila atomov za vsak element, vključen v molekulo. Na primer za:

• (HCl) - 2 + 35 = 37 a. e.m.;
• (CO) - 12 + 16 = 28 a. e.m.;
• ogljikov dioksid (CO2) - 12 + 16. 2 = 44 a. e.m.

Toda kako najti molsko maso snovi?

To ni težko narediti, saj gre za maso enote količine določene snovi, izraženo v molih. To pomeni, da če izračunano molekulsko maso vsake snovi pomnožimo s konstantno vrednostjo, ki je enaka 1 g/mol, dobimo njeno molsko maso. Na primer, kako najdete molsko maso (CO2)? Iz tega sledi (12 + 16.2).1 g/mol = 44 g/mol, to je MCO2 = 44 g/mol. Za preproste snovi, molekule, ki vsebujejo samo en atom elementa, ta indikator, izražen v g / mol, številčno sovpada z atomsko maso elementa. Na primer, za žveplo MS = 32,064 g/mol. Kako najti molsko maso preproste snovi, katere molekula je sestavljena iz več atomov, lahko razmislimo na primeru kisika: MO2 = 16. 2 = 32 g/mol.

Tukaj so navedeni primeri za posebne enostavne ali kompleksne snovi. Toda ali je mogoče in kako najti molsko maso izdelka, sestavljenega iz več komponent? Tako kot molekulska masa je tudi molska masa večkomponentne mešanice aditivna količina. Je vsota produktov molske mase komponente in njenega deleža v mešanici: M = ∑Mi. Xi, kar pomeni, da je mogoče izračunati tako povprečno molekulsko kot povprečno molsko maso.

Na primeru zraka, ki vsebuje približno 75,5 % dušika, 23,15 % kisika, 1,29 % argona in 0,046 % ogljikovega dioksida (preostale nečistoče, ki so vsebovane v manjših količinah, lahko zanemarimo): Mair = 28. 0,755 + 32. 0,2315 + 40 . 0,129 + 44 . 0,00046 = 29,08424 g/mol ≈ 29 g/mol.

Kako najti molsko maso snovi, če je natančnost določanja atomskih mas, navedenih v periodnem sistemu, drugačna? Za nekatere elemente je navedeno z natančnostjo desetink, za druge z natančnostjo stotink, za tretje na tisočinke in za elemente, kot je radon, za cele, za mangan do desettisočink.

Pri izračunu molske mase ni smiselno izvajati izračunov z večjo natančnostjo kot do desetin, saj imajo praktično uporabo, ko bo čistost samih kemičnih snovi ali reagentov povzročila veliko napako. Vsi ti izračuni so približni. Kjer pa kemiki zahtevajo večjo natančnost, se z določenimi postopki izvedejo ustrezni popravki: določi se titer raztopine, opravijo se kalibracije s standardnimi vzorci itd.