Маса та розмір молекул

[note]Зміст:

[/note]

Багато дослідів показують, що розмір молекули дуже малий. Лінійний розмір молекули або атома можна знайти різними способами. Наприклад, за допомогою електронного мікроскопа, отримані фотографії деяких великих молекул, а з допомогою іонного проектора (іонного мікроскопа) можна не тільки вивчити будову кристалів, але визначити відстань між окремими атомами в молекулі.

Використовуючи досягнення сучасної експериментальної техніки, вдалося визначити лінійні розміри простих атомів і молекул, які складають близько 10-8 см. Лінійні розміри складних атомів і молекул набагато більші. Наприклад, розмір молекули білка становить 43*10-8 см.

Для характеристики атомів використовують уявлення про атомні радіуси, які дають можливість наближено оцінити міжатомні відстані в молекулах, рідинах або твердих тілах, так як атоми за своїми розмірами не мають чітких кордонів. Тобто атомний радіус – це сфера, в якій міститься основна частина електронної щільності атома (не менше 90…95%).

Розмір молекули настільки малий, що уявити його можна тільки за допомогою порівнянь. Наприклад, молекула води у стільки разів менше великого яблука, в скільки разів яблуко менше земної кулі.

Моль речовини

Маси окремих молекул і атомів дуже малі, тому в розрахунках зручніше використовувати не абсолютні значення мас, а відносні.

Відносна молекулярна маса (або відносна атомна маса) речовини Мr – це відношення маси молекули (або атома) даної речовини до 1/12 маси атома вуглецю.

Мr = (m0) : (m0C / 12)

де m0 – маса молекули (або атома) даної речовини, m0C – маса атома вуглецю.

Відносна молекулярна (або атомна) маса речовини показує, у скільки разів маса молекули речовини більше 1/12 маси ізотопу вуглецю С12. Відносна молекулярна (атомна) маса виражається в атомних одиницях маси.

Атомна одиниця маси – це 1/12 маси ізотопу вуглецю С12. Точні виміри показали, що атомна одиниця маси становить 1,660*10-27 кг, тобто

1 а.о.м. = 1,660 * 10-27 кг

Відносна молекулярна маса речовини може бути обчислена шляхом додавання відносних атомних мас елементів, що входять до складу молекули речовини. Відносна атомна маса хімічних елементів вказана в періодичній системі хімічних елементів Менделєєва Д. І.

У періодичній системі Менделєєва Д. І. для кожного елемента зазначена атомна маса, яка вимірюється в атомних одиницях маси (а.о.м.). Наприклад, атомна маса магнію дорівнює 24,305 а.о.м., тобто магній в два рази важче вуглецю, так як атомна маса вуглецю дорівнює 12.о.м. (це випливає з того, що 1 а.о.м. = 1/12 маси ізотопу вуглецю, який становить більшу частину атома вуглецю).

Навіщо вимірювати масу молекул і атомів в а.о.м., якщо є грами і кілограми? Звичайно, можна використовувати і ці одиниці виміру, але це буде дуже незручно для запису (занадто багато чисел доведеться використовувати для того, щоб записати масу). Щоб знайти масу елемента в кілограмах, потрібно атомну масу елемента помножити на 1 а.о.м.
Атомна маса знаходиться по таблиці Менделєєва (записана праворуч від буквеного позначення елемента). Наприклад, вага атома магнію в кілограмах буде:

m0Mg = 24,305 * 1 a.о.м. = 24,305 * 1,660 * 10-27 = 40,3463 * 10-27 кг

Масу молекули можна обчислити шляхом додавання мас елементів, які входять в склад молекули.
Наприклад, маса молекули води (Н2О) буде дорівнює:

m0Н2О = 2 * m0H + m0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10-27 кг

Кількість речовини прийнято вважати пропорційним числу частинок. Кількість речовини – це фізична величина, що характеризує відносне число молекул і атомів у тілі. Одиниця кількості речовини називається
молем (моль).

Моль дорівнює кількості речовини системи, в якій міститься стільки ж молекул, скільки міститься атомів у 0,012 кг вуглецю С12. Тобто, якщо у нас є система з якою-небудь речовиною, і в цій системі стільки ж молекул цієї речовини, скільки атомів у 0,012 кг вуглецю, то ми можемо сказати, що в цій системі у нас 1 моль речовини.

Постійна Авогадро

Кількість речовини ν дорівнює відношенню числа молекул в даному тілі до числа атомів у 0,012 кг вуглецю, тобто кількості молекул в 1 молі речовини.

ν = N / NA

де N – кількість молекул в даному тілі, NA – кількість молекул в 1 молі речовини, з якої складається тіло. NA – це постійна Авогадро. Кількість речовини вимірюється в молях.

Постійна Авогадро – це кількість молекул або атомів в 1 молі речовини. Ця постійна отримала свою назву в честь італійського хіміка і фізика Амедео Авогадро (1776 – 1856).

В 1 молі будь-якої речовини міститься однакова кількість частинок.

NA = 6,02 * 1023 моль-1

Молярна маса – це маса речовини, взятої у кількості одного моля:

μ = m0 * NA

де m0 – маса молекули.

Молярна маса виражається в кілограмах на моль (кг/моль = кг*моль-1).

Молярна маса пов’язана з відносною молекулярною масою співвідношенням:

μ = 10-3 * Mr [кг*моль-1]

Маса будь-якої кількості речовини m дорівнює добутку маси однієї молекули m0 на кількість молекул:

m = m0N = m0NAν = μν

Кількість речовини дорівнює відношенню маси речовини до її молярної маси:

ν = m / μ

Масу однієї молекули речовини можна знайти, якщо відомі молярна маса і постійна Авогадро:

m0 = m / N = m / νNA = μ / NA

Більш точне визначення маси атомів і молекул досягається при використанні мас-спректрометра – приладу, в якому відбувається поділ пучком заряджених частинок у просторі залежно від їх маси заряду за допомогою електричних
і магнітних полів.

Для прикладу знайдемо молярную масу атома магнію. Як ми з’ясували вище, маса атома магнію дорівнює

m0Mg = 40,3463 * 10-27 кг. Тоді молярна маса буде:

μ = m0Mg * NA = 40,3463 * 10-27 * 6,02 * 1023 = 2,4288 * 10-2 кг/моль

Тобто в одному молі «поміщається» 2,4288 * 10-2 кг магнію. Ну або приблизно 24,28 грам.

Як бачимо, молярна маса (в грамах) практично дорівнює атомній масі, зазначеного елемента в таблиці Менделєєва. Тому коли вказують атомну масу, то зазвичай роблять так:

Атомна маса магнію дорівнює 24,305 а.о.м. (г/моль).
Оцінка вмісту:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Ще ніхто не голосував. Станьте першим!)
Loading...

Популярні записи