يعرف كل شخص أن الأجسام من حولنا مكونة من ذرات وجزيئات. لديهم أشكال وهياكل مختلفة. عند حل المشكلات في الكيمياء والفيزياء ، غالبًا ما يكون من الضروري إيجاد كتلة الجزيء. ضع في اعتبارك في هذه المقالة عدة طرق نظرية لحل هذه المشكلة.
معلومات عامة
قبل التفكير في كيفية العثور على كتلة الجزيء ، يجب أن تتعرف على المفهوم نفسه. وهذه بعض الأمثلة.
يسمى الجزيء عادة مجموعة من الذرات التي تتحد مع بعضها بواسطة نوع أو آخر من الروابط الكيميائية. أيضًا ، يجب ويمكن اعتبارها ككل في مختلف العمليات الفيزيائية والكيميائية. يمكن أن تكون هذه الروابط أيونية أو تساهمية أو معدنية أو فان دير فالس.
جزيء الماء المعروف له الصيغة الكيميائية H2O. ترتبط ذرة الأكسجين الموجودة فيه عن طريق روابط تساهمية قطبية مع ذرتين من الهيدروجين. تحدد هذه البنية العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء السائل والثلج والبخار.
غاز الميثان الطبيعي هو ممثل لامع آخر لمادة جزيئية. تتشكل جسيماتهاذرة كربون وأربع ذرات هيدروجين (CH4). في الفضاء ، الجزيئات لها شكل رباعي السطوح مع الكربون في المركز.
الهواء هو مزيج معقد من الغازات ، والذي يتكون بشكل أساسي من جزيئات الأكسجين O2والنيتروجين N2. كلا النوعين مرتبطان بروابط تساهمية قوية غير قطبية مزدوجة وثلاثية ، مما يجعلها خاملة كيميائياً للغاية.
تحديد كتلة الجزيء من خلال كتلته المولية
يحتوي الجدول الدوري للعناصر الكيميائية على كمية كبيرة من المعلومات ، من بينها وحدات الكتلة الذرية (amu). على سبيل المثال ، تحتوي ذرة الهيدروجين على وحدة amu تساوي 1 ، وذرة أكسجين تساوي 16. يشير كل رقم من هذه الأرقام إلى الكتلة بالجرامات التي سيحتويها نظام يحتوي على مول واحد من ذرات العنصر المقابل. تذكر أن وحدة قياس كمية المادة 1 مول هي عدد الجسيمات في النظام ، المقابلة لرقم أفوجادرو NA، فهي تساوي 6.0210 23.
عند التفكير في الجزيء ، فإنهم يستخدمون مفهوم ليس amu ، ولكن الوزن الجزيئي. الأخير هو مجموع بسيط من a.m.u. للذرات التي يتكون منها الجزيء. على سبيل المثال ، الكتلة المولية لـ H2O ستكون 18 جم / مول ، و O232 جم / مول. وجود مفهوم عام ، ثم يمكنك المتابعة إلى العمليات الحسابية.
الكتلة المولية M سهلة الاستخدام لحساب كتلة الجزيء م1. للقيام بذلك ، استخدم صيغة بسيطة:
م1=M / NA.
في بعض المهاميمكن إعطاء كتلة النظام m وكمية المادة فيه n. في هذه الحالة ، يتم حساب كتلة جزيء واحد على النحو التالي:
م1=م / (nNA).
الغاز المثالي
هذا المفهوم يسمى مثل هذا الغاز ، حيث تتحرك جزيئاته بشكل عشوائي في اتجاهات مختلفة بسرعات عالية ، ولا تتفاعل مع بعضها البعض. المسافات بينهما تفوق بكثير أحجامها. بالنسبة لمثل هذا النموذج ، يكون التعبير التالي صحيحًا:
PV=nRT.
يطلق عليه قانون Mendeleev-Clapeyron. كما ترى ، تتعلق المعادلة بالضغط P والحجم V ودرجة الحرارة المطلقة T وكمية المادة n. في الصيغة R هو ثابت الغاز ، يساوي عدديًا 8.314. يسمى القانون المكتوب عالميًا لأنه لا يعتمد على التركيب الكيميائي للنظام.
إذا كانت هناك ثلاث معلمات ديناميكية حرارية معروفة - T و P و V وقيمة m للنظام ، فإن كتلة جزيء الغاز المثالي m1ليس من الصعب تحديدها بالصيغة التالية:
م1=مRT / (NA PV).
يمكن أيضًا كتابة هذا التعبير من حيث كثافة الغاز ρ وثابت بولتزمان kB:
م1=ρكB T / P.
مثال على المشكلة
من المعروف أن كثافة بعض الغازات هي 1.225 kg / m3عند الضغط الجوي 101325 Pa ودرجة الحرارة 15oC. ما هي كتلة الجزيء؟ ما الغاز الذي تتحدث عنه؟
لأننا نتلقى الضغط والكثافة ودرجة الحرارةالنظام ، ثم يمكنك استخدام الصيغة التي تم الحصول عليها في الفقرة السابقة لتحديد كتلة جزيء واحد. لدينا:
م1=ρكB T / P ؛
م1=1 ، 2251 ، 3810-23 288 ، 15/101325=4 ، 80710-26كجم
للإجابة على السؤال الثاني من المشكلة ، لنجد الكتلة المولية M للغاز:
M=م1 NA؛
M=4.80710-26 6.021023=0.029 كجم / مول.
القيمة التي تم الحصول عليها للكتلة المولية تتوافق مع هواء الغاز.
