Setiap orang tahu bahawa badan di sekeliling kita terdiri daripada atom dan molekul. Mereka mempunyai bentuk dan struktur yang berbeza. Apabila menyelesaikan masalah dalam kimia dan fizik, selalunya perlu mencari jisim molekul. Pertimbangkan dalam artikel ini beberapa kaedah teori untuk menyelesaikan masalah ini.
Maklumat am
Sebelum mempertimbangkan cara mencari jisim molekul, anda harus membiasakan diri dengan konsep itu sendiri. Berikut ialah beberapa contoh.
Molekul biasanya dipanggil satu set atom yang disatukan antara satu sama lain oleh satu atau jenis ikatan kimia yang lain. Juga, mereka harus dan boleh dipertimbangkan secara keseluruhan dalam pelbagai proses fizikal dan kimia. Ikatan ini boleh berbentuk ionik, kovalen, logam atau van der Waals.
Molekul air yang terkenal mempunyai formula kimia H2O. Atom oksigen di dalamnya disambungkan melalui ikatan kovalen polar dengan dua atom hidrogen. Struktur ini menentukan banyak sifat fizikal dan kimia air cecair, ais dan wap.
Metana gas asli ialah satu lagi wakil terang bagi bahan molekul. Zarahnya terbentuksatu atom karbon dan empat atom hidrogen (CH4). Di angkasa, molekul mempunyai bentuk tetrahedron dengan karbon di tengah.
Udara ialah campuran gas yang kompleks, yang terutamanya terdiri daripada molekul oksigen O2 dan nitrogen N2. Kedua-dua jenis disambungkan oleh ikatan kovalen berganda dan rangkap tiga yang kuat bukan kutub, yang menjadikannya sangat lengai secara kimia.
Menentukan jisim molekul melalui jisim molarnya
Jadual berkala unsur kimia mengandungi sejumlah besar maklumat, antaranya terdapat unit jisim atom (amu). Contohnya, atom hidrogen mempunyai amu 1, dan atom oksigen 16. Setiap nombor ini menunjukkan jisim dalam gram yang akan ada pada sistem yang mengandungi 1 mol atom unsur yang sepadan. Ingat bahawa unit ukuran jumlah bahan 1 mol ialah bilangan zarah dalam sistem, sepadan dengan nombor Avogadro NA, ia bersamaan dengan 6.0210 23.
Apabila mempertimbangkan molekul, mereka menggunakan konsep bukan amu, tetapi berat molekul. Yang terakhir ialah jumlah mudah a.m.u. untuk atom yang membentuk molekul. Sebagai contoh, jisim molar untuk H2O ialah 18 g/mol, dan untuk O2 32 g/mol. Mempunyai konsep umum, kemudian anda boleh meneruskan pengiraan.
Jisim molar M mudah digunakan untuk mengira jisim molekul m1. Untuk melakukan ini, gunakan formula mudah:
m1=M/NA.
Dalam beberapa tugasanjisim sistem m dan jumlah jirim di dalamnya n boleh diberikan. Dalam kes ini, jisim satu molekul dikira seperti berikut:
m1=m/(nNA).
Gas ideal
Konsep ini dipanggil gas sedemikian, molekul yang bergerak secara rawak ke arah yang berbeza pada kelajuan tinggi, tidak berinteraksi antara satu sama lain. Jarak antara mereka jauh melebihi saiz mereka sendiri. Untuk model sedemikian, ungkapan berikut adalah benar:
PV=nRT.
Ia dipanggil undang-undang Mendeleev-Clapeyron. Seperti yang anda lihat, persamaan mengaitkan tekanan P, isipadu V, suhu mutlak T dan jumlah bahan n. Dalam formula, R ialah pemalar gas, secara berangka sama dengan 8.314. Undang-undang bertulis dipanggil universal kerana ia tidak bergantung pada komposisi kimia sistem.
Jika tiga parameter termodinamik diketahui - T, P, V dan nilai m sistem, maka jisim molekul gas ideal m1tidak sukar untuk ditentukan dengan formula berikut:
m1=mRT/(NAPV).
Ungkapan ini juga boleh ditulis dari segi ketumpatan gas ρ dan pemalar Boltzmann kB:
m1=ρkBT/P.
Contoh masalah
Diketahui bahawa ketumpatan sesetengah gas ialah 1.225 kg/m3pada tekanan atmosfera 101325 Pa dan suhu 15 oC. Apakah jisim molekul? Gas apa yang anda cakapkan?
Kerana kita diberi tekanan, ketumpatan dan suhusistem, maka anda boleh menggunakan formula yang diperolehi dalam perenggan sebelumnya untuk menentukan jisim satu molekul. Kami ada:
m1=ρkBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Untuk menjawab soalan kedua masalah, mari cari jisim molar M gas itu:
M=m1NA;
M=4.80710-266.021023=0.029 kg/mol.
Nilai jisim molar yang diperoleh sepadan dengan udara gas.
