Molekularna teža: osnovna načela definicije

Molekularna masa je eden od osnovnih pojmov v sodobni kemiji. Njegovo uvedbo je omogočila znanstvena utemeljitev Avogadrove trditve, da mnoge snovi sestavljajo drobni delci - molekule, od katerih je vsaka sestavljena iz atomov. Znanost dolguje to sodbo italijanskemu kemiku Amadeo Avogadro, ki je znanstveno utemeljena molekularne strukture snovi in ​​kemija so dali veliko pomembnih pojmov in zakonov.

Enote mase elementov

Sprva je bil vodikov atom vzet kot najlažji element v vesolju kot osnovna enota atomske in molekulske mase. Toda večina atomskih mas je bila izračunana na podlagi njihovih kisikovih spojin, zato je bilo odločeno, da se izbere nov standard za določitev atomskih mas. Atomska masa kisika naj bi bila 15, atomska masa najlažje snovi na Zemlji, vodik, je bila 1. Leta 1961 je bil kisikov sistem za določanje teže pogost, vendar je ustvaril določene neprijetnosti.

Leta 1961 je bila sprejeta nova lestvica. relativne atomske mase Referenca, za katero je bil izotop ogljika ¹² C. Enota atomske mase (skrajšano Amu) je 1/12 mase tega standarda. Trenutno je atomska masa masa atoma, ki mora biti izražena v amu.

Masa molekul

Masa molekule katere koli snovi je enaka vsoti vseh atomov, ki tvorijo dano molekulo. Najmanjša molekulska masa plina je v vodiku, njegova spojina je zapisana kot H ₂ in ima vrednost blizu dveh. Molekula vode je sestavljena iz atoma kisika in dveh atomov vodika. To pomeni, da je njegova molekulska masa 15.994 + 2 * 1.0079 = 18.0152 amu. Največje molekulske mase imajo kompleksne organske spojine - beljakovine in aminokisline. Molekulska masa proteinske strukturne enote se giblje od 600 do 10 ⁶ in več, odvisno od števila peptidnih verig v tej makromolekularni strukturi.

Moth

Hkrati s standardnimi enotami mase in volumna se v kemiji uporablja zelo posebna sistemska enota, mol.

Mol je količina snovi, ki vsebuje toliko strukturnih enot (ionov, atomov, molekul, elektronov), toliko je vsebovanih v 12 gramih izotopa ¹² C.

Pri uporabi merila količine snovi je treba navesti, katere strukturne enote so mišljene. Kot izhaja iz pojma "mol", mora v vsakem posameznem primeru natančno navesti, na katere strukturne enote se sklicuje - na primer, mol H ⁺ ionov, mol H ₂ molekul in tako naprej.

Molarna in molekulska masa

Masa snovi v 1 molu se meri vg / mol in se imenuje molsko maso. Razmerje med molekulsko in molarno maso lahko zapišemo kot enačbo.

ν = k × m / M, kjer je k koeficient sorazmernosti.

Preprosto je reči, da bo za vsako razmerje koeficient sorazmernosti enak enemu. Dejansko ima ogljikov izotop relativno molekulsko maso 12 AU.m in po definiciji je molska masa te snovi 12 g / mol. Razmerje med molekulsko maso in molarjem je 1. Zato lahko sklepamo, da imata molarna in molekulska masa enake številčne vrednosti.

Obseg plina

Kot veste, so lahko vse snovi okoli nas v trdnem, tekočem ali plinastem agregatnem stanju. Za trdne snovi je najpogostejši osnovni ukrep masa, za trdne snovi in ​​tekočine, volumen. To je posledica dejstva, da trdne snovi ohranjajo svojo obliko in končne dimenzije.Tekoče in plinaste snovi nimajo končnih dimenzij. Značilnost katerega koli plina je, da je razdalja med strukturnimi enotami - molekulami, atomi, ioni - večkrat večja od enakih razdalj v tekočinah ali trdnih snoveh. Na primer, en mol vode v normalnih pogojih zavzame prostornino 18 ml - približno enako velikost se prilega eni žlici. Volumen enega mol fine kristalne soli je 58,5 ml, volumen 1 mol sladkorja je 20-krat več mol vode. Za plinove je potrebnega več prostora. En mol dušika v normalnih pogojih zavzame prostornino 1.240-krat več kot en mol vode.

Tako se količine plinastih snovi znatno razlikujejo od volumnov tekočine in trdne snovi. To je posledica razlike v razdaljah med molekulami snovi v različnih agregacijskih stanjih.

Normalni pogoji

Stanje plina je zelo odvisno od temperature in tlaka. Na primer, dušik pri temperaturi 20 ° C zavzema prostornino 24 litrov in pri 100 ° C pri istem tlaku 30,6 litra. Kemiki so to odvisnost upoštevali, zato je bilo odločeno, da se vse operacije in meritve z plinskimi snovmi zmanjšajo do normalnih pogojev. Po vsem svetu so parametri normalnih pogojev enaki. Za plinaste kemikalije so to:

• Temperatura pri 0 ° C.
• Tlak 101,3 kPa.

Za normalne pogoje je sprejeta posebna okrajšava - n. Včasih ta oznaka ni zapisana v nalogah, potem pa morate skrbno ponovno prebrati pogoje problema in dati parametre plina v normalne pogoje.

Izračunajte prostornino 1 mol plina

Kot primer je lahko en mol izračunati za kateri koli plin, npr. Dušik. Za to morate najprej najti vrednost njene relativne molekulske mase:

M _r (N ₂ ) = 2 × 14 = 28.

Ker je relativna molekulska masa snovi numerično enaka molarni, je M (N2) = 28 g / mol.

Ugotovljeno je bilo eksperimentalno, da je v normalnih pogojih gostota dušika 1,25 g / liter.

To vrednost nadomestimo s standardno formulo, znano iz tečaja fizične šole, kjer:

• V je količina plina;
• m masa plina;
• ρ je gostota plina.

Dobimo, da je molarni volumen dušika v normalnih pogojih

V (N2) = 25 g / mol: 1,25 g / liter = 22,4 1 / mol.

Izkazalo se je, da en mol dušika traja 22,4 litra.

Če izvedete takšno operacijo z vsemi obstoječimi plinastimi snovmi, lahko pride do presenetljivega zaključka: količina plina v normalnih pogojih je 22,4 litra. Ne glede na to, kateri plin je vključen, kakšna je njegova zgradba in fizikalno-kemijske lastnosti, bo en mol tega plina zasedel prostornino 22,4 litra.

Molarni volumen plina je ena najpomembnejših konstant v kemiji. Ta konstanta vam omogoča reševanje mnogih kemijskih problemov, povezanih z merjenjem lastnosti plinov pri normalnih pogojih.

Rezultati

Molekulska masa plinastih snovi je pomembna za določanje količine snovi. In če raziskovalec pozna količino snovi v plinu, lahko določi maso ali prostornino takšnega plina. Za isti del plinaste snovi so hkrati izpolnjeni pogoji:

ν = m / M ν = V / V _m.

Če odstranimo konstanto ν, lahko izenačimo ta dva izraza:

m / M = V / V _m.

Tako lahko izračunate maso enega dela snovi in ​​njene prostornine, prav tako postane znana molekulska masa preskusne snovi. S to formulo lahko enostavno izračunamo razmerje med volumnom in maso. Pri odlitku te formule v obliko M = m V _m / V bo znana molska masa želene spojine. Za izračun te vrednosti je dovolj poznati maso in prostornino preskusnega plina.

Ne smemo pozabiti, da je strogo ujemanje dejanske molekulske mase snovi s tisto, ki jo je našla formula, nemogoče. Vsak plin vsebuje maso nečistoč in dodatkov, ki povzročajo določene spremembe v njeni strukturi in vplivajo na določitev njegove mase. Vendar pa ta nihanja spreminjajo v tretji ali četrti številki za decimalno vejico v najdenem rezultatu. Zato so za šolske probleme in eksperimente ugotovljeni rezultati precej verjetni.