Յուրաքանչյուր մարդ գիտի, որ մեզ շրջապատող մարմինները կազմված են ատոմներից և մոլեկուլներից: Նրանք ունեն տարբեր ձևեր և կառուցվածք: Քիմիայի և ֆիզիկայի խնդիրներ լուծելիս հաճախ անհրաժեշտ է լինում գտնել մոլեկուլի զանգվածը։ Դիտարկենք այս հոդվածում այս խնդրի լուծման մի քանի տեսական մեթոդներ:
Ընդհանուր տեղեկություններ
Մոլեկուլի զանգվածը գտնելու մասին մտածելուց առաջ դուք պետք է ծանոթանաք հենց հայեցակարգին: Ահա մի քանի օրինակներ։
Մոլեկուլը սովորաբար կոչվում է ատոմների մի շարք, որոնք միավորված են միմյանց հետ այս կամ այն տեսակի քիմիական կապով: Բացի այդ, դրանք պետք է և կարող են դիտարկվել որպես ամբողջություն տարբեր ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներում: Այս կապերը կարող են լինել իոնային, կովալենտ, մետաղական կամ վան դեր Վալս։
Ջրի հայտնի մոլեկուլն ունի H2O քիմիական բանաձևը: Նրանում թթվածնի ատոմը միացված է բևեռային կովալենտային կապերի միջոցով ջրածնի երկու ատոմների հետ։ Այս կառուցվածքը որոշում է հեղուկ ջրի, սառույցի և գոլորշու ֆիզիկական և քիմիական հատկություններից շատերը:
Բնական գազ մեթանը մոլեկուլային նյութի ևս մեկ վառ ներկայացուցիչ է: Դրա մասնիկները ձևավորվում ենածխածնի ատոմ և չորս ջրածնի ատոմ (CH4): Տիեզերքում մոլեկուլներն ունեն քառաեդրոնի ձև, որի կենտրոնում ածխածինն է։
Օդը գազերի բարդ խառնուրդ է, որը հիմնականում բաղկացած է թթվածնի մոլեկուլներից O2 և N2 ազոտից: Երկու տեսակներն էլ կապված են ուժեղ կրկնակի և եռակի կովալենտային ոչ բևեռային կապերով, ինչը նրանց դարձնում է քիմիապես խիստ իներտ:
Մոլեկուլի զանգվածի որոշումը նրա մոլային զանգվածի միջոցով
Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը պարունակում է մեծ քանակությամբ տեղեկատվություն, որոնց թվում կան ատոմային զանգվածի միավորներ (amu): Օրինակ՝ ջրածնի ատոմն ունի 1 ամու, իսկ թթվածնի ատոմը՝ 16։ Այս թվերից յուրաքանչյուրը ցույց է տալիս գրամով այն զանգվածը, որը կունենա համապատասխան տարրի 1 մոլ ատոմ պարունակող համակարգը։ Հիշեցնենք, որ 1 մոլ նյութի քանակի չափման միավորը համակարգում առկա մասնիկների քանակն է, որը համապատասխանում է Ավոգադրոյի NA թվին, այն հավասար է 6,0210-ի: 23.
Մոլեկուլը դիտարկելիս նրանք օգտագործում են ոչ թե ամու, այլ մոլեկուլային քաշ հասկացությունը: Վերջինս a.m.u-ի պարզ գումար է: մոլեկուլը կազմող ատոմների համար։ Օրինակ, H2O-ի մոլային զանգվածը կլինի 18 գ/մոլ, իսկ O22
32 գ/մոլ: Ունենալով ընդհանուր հայեցակարգ՝ կարող եք անցնել հաշվարկներին։
Մոլային զանգվածը M հեշտ է օգտագործել m1 մոլեկուլի զանգվածը հաշվարկելու համար: Դա անելու համար օգտագործեք պարզ բանաձև՝
m1=M/NA.
Որոշ առաջադրանքներումm համակարգի զանգվածը և նյութի քանակը նրանում n կարելի է տալ։ Այս դեպքում մեկ մոլեկուլի զանգվածը հաշվարկվում է հետևյալ կերպ՝
m1=m/(nNA).
Իդեալական գազ
Այս հասկացությունը կոչվում է այնպիսի գազ, որի մոլեկուլները պատահականորեն շարժվում են տարբեր ուղղություններով մեծ արագությամբ, չեն փոխազդում միմյանց հետ։ Նրանց միջև եղած հեռավորությունները շատ են գերազանցում իրենց չափսերը: Նման մոդելի համար ճշմարիտ է հետևյալ արտահայտությունը՝
PV=nRT.
Այն կոչվում է Մենդելեև-Կլապեյրոն օրենք։ Ինչպես տեսնում եք, հավասարումը կապում է P ճնշումը, V ծավալը, բացարձակ ջերմաստիճանը T և n նյութի քանակը։ Բանաձևում R-ը գազի հաստատունն է, որը թվայինորեն հավասար է 8,314-ի: Գրված օրենքը կոչվում է համընդհանուր, քանի որ այն կախված չէ համակարգի քիմիական կազմից:
Եթե հայտնի են երեք թերմոդինամիկական պարամետրեր՝ T, P, V և համակարգի m արժեքը, ապա իդեալական գազի մոլեկուլի զանգվածը m1դժվար չէ որոշել: հետևյալ բանաձևով՝
m1=mRT/(NAPV).
Այս արտահայտությունը կարելի է գրել նաև գազի խտության ρ և Բոլցմանի հաստատուն kB:
m1=ρkBT/P.
Օրինակ խնդիր
Հայտնի է, որ որոշ գազի խտությունը 1,225 կգ/մ է3մթնոլորտային ճնշման 101325 Պա և ջերմաստիճանի 15 oC.. Որքա՞ն է մոլեկուլի զանգվածը: Ի՞նչ գազի մասին եք խոսում։
Որովհետև մեզ տրված է ճնշում, խտություն և ջերմաստիճանհամակարգը, ապա մեկ մոլեկուլի զանգվածը որոշելու համար կարող եք օգտագործել նախորդ պարբերությունում ստացված բանաձևը: Մենք ունենք՝
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 կգ.
Խնդիրի երկրորդ հարցին պատասխանելու համար գտնենք գազի M մոլային զանգվածը.
M=m1NA;
M=4,80710-266,021023=0,029 կգ/մոլ.
Մոլային զանգվածի ստացված արժեքը համապատասխանում է գազային օդին։
