Что скрывает число Авогадро, и как посчитать молекулы?

Константы, СТАТЬИ, ФИЗИКА 0

Как сосчитать молекулы Число Авогадро, количество вещества,моль, молярная масса,относительная молекулярная массаВсё состоит из молекул

Все, что нас окружает, состоит из мельчайших частиц: атомов и молекул. И не важно что это: стул, на котором мы сидим, монитор компьютера, в который мы смотрим, чай в кружке, который давно уже остыл, дожидаясь нас на кухне, все это — атомы и молекулы. Да что уж говорить, наше тело — это тоже атомы и молекулы. Но возможно ли посчитать их? Оказалось, что да.

Тут стоит сделать небольшое отступление и разобраться, в чем разница между ними. Так под атомами мы будем понимать минимальные частицы химических элементов, а под молекулами соединения двух и более атомов. Так, например, мельчайшая частица углерода — это, непосредственно, сам атом углерода С, а мельчайшая частица воды, исходя из формулы H2O, это два атома водорода и один атом кислорода.

Моль, количество вещества и число Авогадро

В далеком 1811 году итальянский ученый из Турина Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди (Не пугайтесь, это все один человек) высказал одну интересную гипотезу. По его словам газы при одинаковом давлении, объеме и температуре должны содержать одинаковое количество молекул. И, хотя эта гипотеза не нашла понимания и поддержки в научных кругах того времени, спустя полвека все же была принята как следствие кинетической теории газов. Она получила название закон Авогадро. Современная трактовка этого закона звучит следующим образом: 1 моль любого газа при одинаковых давлении и температуре займет один и тот же объем. При нормальных условиях, когда температура равна 0оС, а давление 1 атм (105Па), газ займет так называемый молярный объем, равный 22,41383 л .

Стоп! А где же здесь говорится о количестве молекул, спросите вы? Все очень просто. Так как число молекул очень велико, и это сильно мешает практическим расчетам, была введена новая физическая величина, называемая количеством вещества (ν). Единицей измерения этой величины стал моль. Не путать с молью, что живет в шифоньерах и питается шубами. Моль — это такое количество вещества, в котором содержится столько же атомов (или молекул), сколько атомов содержится в 12 граммах углерода. А их там аж 6.02 *1023 штук. Это число называется числом Авогадро (NА). А значит, если мы имеем дело с газом в объеме 22,41383 литров, мы можем смело сказать, что число молекул этого газа будет равно числу Авогадро. Если условия, конечно, нормальные, то есть давление будет равно 105 Па, а температура 0 оС. Глядя на это, вспоминается школа, в которой я учился, где была вечная проблема с отоплением, а ведь условия то были нормальные!!! По крайней мере, с точки зрения физики.

Число Авогадро (NА=6.02 *1023 Моль-1) — количество атомов или молекул в одном моле вещества.

Зная количество вещества в молях и число Авогадро очень легко посчитать, сколько молекул содержится в этом веществе. Достаточно просто умножить число Авогадро на количество вещества.

N=NA

И если вы пришли в поликлинику сдавать анализы, ну, скажем, кровь на сахар, зная число Авогадро, вы легко сможете посчитать количество молекул сахара в вашей крови. Ну, к примеру, анализ показал 5 моль. Умножим этот результат на число Авогадро и получим 3 010 000 000 000 000 000 000 000 штук. Глядя на эту цифру становится понятно, почему отказались мерить молекулы штуками, и стали мерить молями.

Молярная масса (M).

Если же количество вещества неизвестно, то его можно найти, разделив массу вещества на его молярную массу.

ν=m/M.

А дальше по уже известной формуле можно найти количество молекул. N=NA*ν В общем виде можно выразить как:

N=NA* m/M.

Единственный вопрос, который может тут возникнуть: «что же такое молярная масса?» Нет, это не масса маляра, как может показаться!!! Молярная масса — это масса одного моля вещества. Тут все просто, если в одном моле содержится NA частиц (т.е. равное числу Авогадро), то, умножая массу одной такой частицы m0 на число Авогадро, мы получим молярную массу.

M=m0*NA.

Молярная масса — это масса одного моля вещества.

И хорошо если она известна, а если нет? Придется вычислять массу одной молекулы m0. Но и это не проблема. Необходимо знать только её химическую формулу и иметь под рукой таблицу Менделеева.

Относительная молекулярная масса (Mr).

Если количество молекул в веществе величина очень большая, то масса одной молекулы m0 напротив, величина очень маленькая. Поэтому для удобства расчетов была введена относительная молекулярная масса (Mr). Это отношение массы одной молекулы или атома вещества, к 1/12 массы атома углерода. Но пусть это вас не пугает, для атомов её указывают в таблице Менделеева, а для молекул она рассчитывается как сумма относительных молекулярных масс всех атомов, входящих в молекулу. Относительная молекулярная масса измеряется в атомных единицах масс (а.е.м), в пересчете на килограммы 1 а.е.м.=1,67• 10-27 кг. Зная это, мы можем легко определить массу одной молекулы, умножив относительную молекулярную массу на 1,67• 10-27.

m0= Mr*1,67*10-27.

Относительная молекулярная масса — отношение массы одной молекулы или атома вещества, к 1/12 массы атома углерода.

Связь между молярной и молекулярной массами.

Вспомним формулу для нахождения молярной массы:

M=m0*NA.

Так как m0= Mr* 1,67• 10-27, мы можем выразить молярную массу как:

M=Mr*NA*1,67•10-27.

Теперь если умножить число Авогадро NA на 1,67• 10-27, мы получим 10-3, то есть чтобы узнать молярную массу вещества, достаточно только умножить его молекулярную массу на 10-3.

M=Mr*10-3

Но не спешите все это делать вычисляя количество молекул. Если нам известна масса вещества m, то разделив её на массу молекулы m0, мы получим количество молекул в этом веществе.

N=m / m0


Конечно неблагодарное это дело молекулы считать, мало того, что они маленькие, так еще и движутся постоянно. Того и гляди собьешься, и придется считать заново. Но в науке, как в армии — есть такое слово «надо», и поэтому даже атомы и молекулы были посчитаны…


Онлайн подготовка к ЕГЭ

Добавить комментарий