مهمة نموذجية في الفيزياء هي حساب أحجام المواد المختلفة في ظل ظروف خارجية معينة. أحد هذه المواد هو الزئبق - معدن له خصائص فيزيائية فريدة. في هذه المقالة ، سننظر في طرق لحل المهمة التالية في الفيزياء: ما الحجم الذي تشغله 100 مول من الزئبق؟
ما هو الزئبق؟
هذا عنصر كيميائي تحت الرقم 80 في الجدول الدوري. جارها من جهة اليسار من الذهب. يُشار إلى الزئبق بالرمز Hg (hydrargyrum). يمكن ترجمة الاسم اللاتيني على أنه "الفضة السائلة". في الواقع ، في درجة حرارة الغرفة ، يوجد العنصر كسائل ، وله لون فضي.
العنصر المعني هو المعدن السائل الوحيد. هذه الحقيقة ترجع إلى البنية الإلكترونية الفريدة لذراتها. إنه مستقر للغاية بسبب غلاف الإلكترون المملوء بالكامل. في هذا الصدد ، يشبه الزئبق الغازات الخاملة. استقرار الذرةيؤدي إلى صعوبة فصل الإلكترون عنه. هذا الأخير يعني أنه لا توجد رابطة معدنية بين ذرات الزئبق ، فهم يتفاعلون مع بعضهم البعض فقط بسبب ضعف قوى فان دير فال.
عطارد يذوب بالفعل عند -39oC. السائل الناتج ثقيل جدا. تبلغ كثافته 13546 كجم / م3، وهو ما يعادل 13.5 مرة من كثافة الماء المقطر. ترجع قيمة الكثافة هذه إلى القيمة الكبيرة للكتلة الذرية للعنصر ، والتي تبلغ 200.59 صباحًا u.
علاوة على ذلك في المقالة ، سوف نجيب على السؤال عن مقدار الحجم الذي يشغله 100 مول من الزئبق. يمكن حل هذه المشكلة بطريقتين مختلفتين.
حل المشكلة بالطريقة الاولى
للإجابة على السؤال: "ما هو حجم 100 مول من الزئبق؟" ، ينبغي للمرء أن يشير إلى البيانات التجريبية ذات الصلة. إنه يتعلق بالحجم المولي. يمكن العثور على هذه البيانات في الأدبيات المرجعية. لذلك ، في أحد الجداول نجد أنه عند 293 كلفن (20oC) الحجم المولي للمعدن السائل المعني هو 14.81 سم 3 / مول. بمعنى آخر ، 1 مول من ذرات الزئبق يحتل حجم 14.81 سم3. للإجابة على سؤال المشكلة يكفي ضرب هذا الرقم في 100.
وهكذا نحصل على الإجابة: حجم 100 مول من الزئبق يساوي 1481 سم3، وهو ما يعادل عمليًا 1.5 لتر.
لاحظ أننا استخدمنا قيمة الحجم المولي لـ 20oC. ومع ذلك ، فإن الإجابة الواردة لن تتغير كثيرًا إذا تم اعتبار الزئبق تحت أي مادة أخرىدرجة الحرارة لأن معامل التمدد الحراري لها صغير جدًا.
الحل الثاني
أجب عن السؤال المتعلق بحجم 100 مول من الزئبق الذي يستهلكه باستخدام نهج مختلف عن الطريقة السابقة. للقيام بذلك ، نحتاج إلى استخدام بيانات الكثافة والكتلة المولية للمعدن المعني.
الصيغة الأولية لحل المشكلة ستكون التعبير التالي:
ρ=م / ف
أين يمكنني التعبير عن قيمة V:
V=م / ρ.
الكتلة n=100 مول من مادة تعرف على النحو التالي:
م=نم
حيث M هي كتلة مول واحد من الزئبق. ثم ستتم كتابة صيغة العمل لتحديد الحجم على النحو التالي:
V=nM / ρ.
قيمة الكتلة المولية التي قدمناها أعلاه ، عدديًا تساوي الكتلة الذرية ، معبرًا عنها فقط بالجرام لكل مول (M=200 ، 59 جم / مول). كثافة الزئبق 13،546 kg / m3or 13.546 g / cm3. نستبدل هذه القيم في الصيغة ، نحصل على:
V=nM / ρ=100200، 59/13، 546=1481 سم3.
كما ترى ، حصلنا بالضبط على نفس النتيجة كما في الطريقة السابقة لحل المشكلة.
