Յուրաքանչյուր ուսանող, ով ուշադիր ուսումնասիրել է պարբերական աղյուսակը, հավանաբար նկատել է, որ բացի քիմիական տարրի քանակից, այն պարունակում է տեղեկատվություն իր ատոմի քաշի մասին: Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք, թե ինչ է մոլային զանգվածը և որտեղ է այն օգտագործվում։
Ի՞նչ է խալը
«Որքա՞ն է մոլային զանգվածը» հարցին պատասխանելը անհրաժեշտ է հասկանալ քիմիայի մեջ այնպիսի կարևոր մեծություն, ինչպիսին խալն է։
19-րդ դարում Ամեդեո Ավոգադրոն, ուշադիր ուսումնասիրելով Գեյ-Լյուսակի օրենքը իզոխորիկ գործընթացում իդեալական գազերի համար, հանգեց այն եզրակացության, որ տարբեր նյութերի հավասար ծավալները նույն պայմաններում (ջերմաստիճան և ճնշում) պարունակում են հավասար քանակ. ատոմների կամ մոլեկուլների. Ավոգադրոյի գաղափարները հակասում էին գազային նյութերի քիմիական կառուցվածքի և վարքագծի վերաբերյալ այն ժամանակվա տեսություններին, ուստի դրանք ընդունվեցին միայն կես դար անց։
20-րդ դարի սկզբին ավելի ժամանակակից տեխնոլոգիաների օգնությամբ հնարավոր եղավ որոշել այս գազի 2 գրամում ջրածնի մոլեկուլների քանակը։ Այս քանակությունը կոչվում է«մոլ». Տերմինն ինքնին ներմուծվել է Վիլհելմ Օստվալդի կողմից, լատիներենից այն թարգմանվում է որպես «կույտ», «կլաստեր»:
1971 թվականին խալը դարձավ SI համակարգի 7 հիմնական չափման միավորներից մեկը։ Ներկայումս 1 մոլը հասկացվում է որպես սիլիցիումի ատոմների քանակ, որը պարունակվում է 0,028085 կգ զանգվածով իդեալական գնդում։ 1 մոլին համապատասխանող մասնիկների բուն թիվը կոչվում է Ավոգադրոյի թիվ։ Այն մոտավորապես 6,021023 է։
Ի՞նչ է մոլային զանգվածը
Այժմ կարող ենք վերադառնալ հոդվածի թեմային։ Մոլը և մոլային զանգվածը երկու փոխկապակցված մեծություններ են: Երկրորդը ցանկացած նյութի մեկ մոլի քաշն է: Ակնհայտ է, որ քիմիական տարրի տեսակը կամ կոնկրետ գազի մոլեկուլի բաղադրությունը ուղղակիորեն որոշում է մոլային զանգվածը: Ըստ այս սահմանման՝ կարելի է գրել հետևյալ արտահայտությունը՝
M=ma NA.
Որտեղ ma-ը մեկ ատոմի զանգվածն է, NA-ը Ավոգադրոյի թիվն է: Այսինքն՝ M-ի արժեքը ստանալու համար անհրաժեշտ է մեկ մասնիկի (մոլեկուլ, ատոմ, ատոմային կլաստեր) կշիռը բազմապատկել Ավոգադրոյի թվով։։
Ինչպես նշվեց հոդվածի ներածությունում, պարբերական աղյուսակի յուրաքանչյուր տարր պարունակում է տեղեկատվություն իր ատոմային զանգվածի մասին։ Դա մեկ մոլի քաշն է գրամներով: Ակնհայտ է, որ մոլային զանգվածը կգ/մոլով ստանալու համար աղյուսակային արժեքը պետք է բաժանել 1000-ի: Օրինակ, 41 համարի նիոբիումի համար մենք տեսնում ենք 92,9 թիվը, այսինքն՝ նրա ատոմների 1 մոլը ունի 92,9 գրամ քաշ:.
Որտե՞ղ է օգտագործվում M-ը քիմիայում:
Գիտեմ հիմաինչ է մոլային զանգվածը, հաշվի առեք, թե որտեղ է այն օգտագործվում քիմիայում:
Նյութի քանակի և մոլային քաշի հասկացությունը կարևոր դեր է խաղում քիմիական ռեակցիաների պատրաստման գործում, քանի որ դրանք ընթանում են միայն ռեակտիվների խիստ հարաբերակցությամբ: Օրինակ՝ ջրածնի այրման ռեակցիան ջրի մոլեկուլ առաջացմամբ ներկայացված է ստորև՝
2H2+ O2=2H2O.
Երևում է, որ 4 գրամ զանգված ունեցող 2 մոլ ջրածին առանց մնացորդի արձագանքում է 32 գրամ կշռող 1 մոլ թթվածնի հետ։ Արդյունքում առաջանում է 2 մոլ ջրի մոլեկուլ՝ 36 գրամ ցուցանիշով։ Այս թվերից պարզ է դառնում, որ քիմիական փոխակերպումների գործընթացում զանգվածը պահպանվում է։ Իրականում ռեակտիվների և փոխակերպման արտադրանքների քաշը մի փոքր տարբեր է: Այս փոքր տարբերությունը պայմանավորված է ռեակցիայի ջերմային ազդեցությամբ։ Զանգվածի տարբերությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Էյնշտեյնի բանաձևը՝ քաշն ու էներգիան կապելու համար։
Քիմիայում մոլային զանգված հասկացությունը նույնպես սերտորեն կապված է համանուն կոնցենտրացիայի հետ։ Սովորաբար հեղուկներում լուծվող պինդ մարմինները բնութագրվում են մեկ լիտրում մոլերի քանակով, այսինքն՝ մոլային կոնցենտրացիայով։
Կարևոր է հասկանալ, որ դիտարկվող արժեքը հաստատուն է միայն տվյալ քիմիական տարրի կամ կոնկրետ միացության համար, օրինակ՝ H2-ի համար այն 2 գ/մոլ է։, իսկ O 3-ի համար՝ 48 գ/մոլ: Եթե մի միացության համար դրա արժեքը ավելի մեծ է, քան մյուսի համար, ապա դա նշանակում է, որ առաջին նյութի տարրական մասնիկը ինքնին ավելի մեծ զանգված ունի, քան երկրորդը։
Գազերը և դրանց մոլային ծավալը
Մոլային զանգվածը նույնպես կապված է իդեալական ֆիզիկայի հետգազեր. Մասնավորապես, այն օգտագործվում է հատուկ արտաքին պայմաններում գազային համակարգի ծավալը որոշելիս, եթե նյութի քանակությունը հայտնի է։
Իդեալական գազերը նկարագրվում են Կլապեյրոն-Մենդելեև հավասարմամբ, որն ունի հետևյալ տեսքը՝
PV=nRT.
Ահա n-ն նյութի քանակն է, որը կապված է մոլային զանգվածի հետ հետևյալ կերպ.
n=m / M.
Գազի ծավալը կարելի է որոշել, եթե հայտնի են նրա m, ջերմաստիճանը և ճնշումը P՝ օգտագործելով հետևյալ բանաձևը՝
V=mRT / (MP).
Մոլային այն ծավալն է, որը 0 oC-ում և մեկ մթնոլորտի ճնշման դեպքում զբաղեցնում է 1 մոլ ցանկացած գազ: Վերևի բանաձևից կարող եք հաշվարկել այս արժեքը, այն 22,4 լիտր է։
