Fizikte bir maddenin molar kütlesi nasıl belirlenir. Moleküler kütle: belirlemenin temel ilkeleri

Eserin metni görseller ve formüller olmadan yayınlanmaktadır.
Çalışmanın tam versiyonuna PDF formatında "Çalışma Dosyaları" sekmesinden ulaşılabilir.

giriiş

Kimya ve fizik çalışırken “atom”, “bir kimyasal elementin bağıl atom ve molar kütlesi” gibi kavramlar önemli bir rol oynar. Uzun zamandır bu alanda yeni bir şey keşfedilmemiş gibi görünüyor. Ancak Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC), kimyasal elementlerin atom kütlelerinin değerlerini yıllık olarak günceller. Son 20 yılda 18'inin izotopu olmayan 36 elementin atom kütleleri ayarlandı.

Doğa bilimleri Olimpiyatının Tüm Rusya tam zamanlı turuna katılarak bize şu görev teklif edildi: "Bir okul laboratuvarında bir maddenin molar kütlesini belirlemenin bir yolunu önerin."

Bu görev tamamen teorikti ve başarıyla tamamladım. Bu yüzden bir okul laboratuvarında deneysel olarak bir maddenin molar kütlesini hesaplamaya karar verdim.

Hedef:

Bir okul laboratuvarında bir maddenin molar kütlesini deneysel olarak belirleyin.

Görevler:

Bağıl atom ve molar kütleyi hesaplama yöntemlerini açıklayan bilimsel literatürü inceleyin.

Gaz ve katı haldeki bir maddenin molar kütlesini fiziksel yöntemler kullanarak deneysel olarak belirler.

Sonuç çıkarın.

II. Ana bölüm

Temel kavramlar:

Bağıl atom kütlesi atomik kütle birimleri (amu) cinsinden ifade edilen bir kimyasal elementin kütlesidir. 1 saat için Atom ağırlığı 12 olan bir karbon izotopunun kütlesinin 1/12'si 1 amu = 1,6605655·10 -27 kg kabul edilir.

Bağıl atom kütlesi - bir kimyasal elementin belirli bir atomunun kütlesinin, 12 C izotopunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösterir.

İzotoplar- çekirdekte farklı sayıda nötron ve aynı sayıda protona sahip olan, dolayısıyla farklı bağıl atom kütlelerine sahip olan aynı kimyasal elementin atomları.

Maddenin molar kütlesi - Bir maddenin bu kütlesi 1 mol miktarında alınır.

1 mol - Bu, 12 gram karbondakiyle aynı sayıda atom (molekül) içeren madde miktarıdır.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi 1 kg'lık bir cismin sıcaklığının 1 0 C değişmesi için ne kadar ısı verilmesi gerektiğini gösteren fiziksel bir niceliktir.

Isı kapasitesi- Bir maddenin özgül ısı kapasitesinin ve kütlesinin ürünüdür.

Kimyasal elementlerin atom kütlelerini belirlemenin tarihi:

Çeşitli kimyasal elementlerin göreceli atom kütlelerinin belirlenmesinin tarihiyle ilgili çeşitli literatür kaynaklarını analiz ettikten sonra, verileri oldukça uygun olan bir tabloda özetlemeye karar verdim çünkü Çeşitli literatür kaynaklarında bilgiler belirsiz bir şekilde verilmektedir:

Bilim insanının tam adı, yıl	Bağıl atom kütlelerinin incelenmesine ve belirlenmesine katkılar	Not
John Dalton	Atomları doğrudan tartmanın mümkün olmadığı açıktır. Dalton yalnızca "gaz halindeki en küçük parçacıkların ve diğer cisimlerin ağırlıklarının oranından", yani bunların göreceli kütlelerinden bahsetti. Dalton, kütle birimi olarak hidrojen atomunun kütlesini aldı ve diğer atomların kütlelerini bulmak için, çeşitli hidrojen bileşiklerinin farklı araştırmacılar tarafından bulunan diğer elementlerle yüzde bileşimlerini kullandı. Dalton, belirli elementlerin bağıl atom kütlelerine ilişkin dünyanın ilk tablosunu derledi.
William Prout (İngilizce)	En hafif element olan hidrojenden diğer tüm elementlerin yoğunlaşma yoluyla ortaya çıkabileceğini öne sürdü. Bu durumda tüm elementlerin atom kütleleri hidrojen atomunun kütlesinin katları olmalıdır. Bir birim atom kütlesi için hidrojenin seçilmesini önerdi.	Ancak daha sonra Son yıllarda Prout'un hipotezinin gerçekten doğrulandığı ortaya çıktı Söylendi: Tüm elementler aslında süpernovaların patlaması sırasında hidrojen atomlarının çekirdeklerinden - protonlar ve nötronlardan oluştu.
1819 Dulong P.I., A.T.Pti:	Temel kural: atom kütlesi ve ısı kapasitesinin çarpımı- değer sabittir. Kural hala bazı maddelerin bağıl atom kütlesini belirlemek için kullanılıyor	Berzelius, kurala dayanarak metallerin bazı atomik kütlelerini düzeltti
Stas, Richards	Bazı elementlerin bağıl atom kütlesinin açıklığa kavuşturulması.
S. Ca-nizzaro	Elementlerin uçucu bileşiklerinin bilinen bağıl moleküler kütlelerinin belirlenmesiyle belirli elementlerin bağıl atom kütlesinin belirlenmesi
Stas, Belçika	Atomik kütle birimini değiştirmeyi ve yeni standart olarak oksijen atomunu seçmeyi önerdi. Oksijen atomunun kütlesi 16.000 ölçü birimi olarak alındığında bu oksijen kütlesinin 1/16'sı oldu.
	Bazı bileşiklerdeki kimyasal elementlerin kütle oranının belirlenmesine dayanan Prout'un hipotezinin tamamen reddedilmesi
D.I.Mendeleev	Periyodik tabloya dayanarak bilinen ve henüz keşfedilmemiş bazı kimyasal elementlerin göreceli atom kütlelerini belirledi ve düzeltti.
	Oksijen atomunun kütlesinin standart olarak alındığı sözde oksijen ölçeği onaylandı
Theodore William Richards	20. yüzyılın başında. 25 kimyasal elementin atom kütlelerini çok doğru bir şekilde belirledi ve daha önce diğer kimyagerlerin yaptığı hataları düzeltti.
	Bağıl atom kütlelerini belirlemek için bir kütle spektrografı oluşturuldu
	Atomik kütle birimi (amu), karbon izotopu 12C'nin (karbon birimi) kütlesinin 1/12'si olarak alındı. (1 amu veya 1D (dalton), SI kütle birimlerinde 1,6605710-27 kg'dır.)

Bir atomun bağıl atom kütlesini bilerek, bir maddenin molar kütlesini belirleyebiliriz: M= Ar·10̄ ³ kg/mol

Elementlerin moleküler kütlelerini belirleme yöntemleri:

Atomik ve moleküler kütle, fiziksel veya kimyasal yöntemlerle belirlenebilir. Kimyasal yöntemler, bir aşamada atomların kendisini değil, bunların kombinasyonlarını içermesi bakımından farklılık gösterir.

Fiziksel yöntemler:

1 yol. Dulog ve Petit yasası

1819'da Dulong, A.T. Petit, basit katıların spesifik ısı kapasitelerinin ve kurucu elementlerin göreceli atom kütlesinin çarpımının yaklaşık olarak sabit bir değer olduğu (modern ölçü birimlerinde yaklaşık olarak eşit olan) katıların ısı kapasitesi yasasını oluşturdu. Сv·Аr = 25,12 J/(g.K)); Günümüzde bu ilişkiye “Dulong-Petit yasası” adı verilmektedir. Çağdaşlar tarafından uzun süre fark edilmeyen özgül ısı kapasitesi yasası, daha sonra ağır elementlerin atomik kütlelerinin yaklaşık olarak tahmin edilmesi için bir yöntemin temelini oluşturdu. Dulong ve Petit yasasından, 25.12'yi basit bir maddenin deneysel olarak kolayca belirlenebilen özgül ısı kapasitesine bölerek, belirli bir elementin bağıl atom kütlesinin yaklaşık değerinin bulunabileceği sonucu çıkar. Ve bir elementin bağıl atom kütlesini bilerek, maddenin molar kütlesini belirleyebilirsiniz.

М=Мr·10̵ ³ kg/mol

Fizik ve kimyanın gelişiminin ilk aşamasında, bir elementin özgül ısı kapasitesinin belirlenmesi diğer birçok parametreden daha kolaydı, bu nedenle bu yasayı kullanarak BAĞIL ATOM KÜTLEsinin yaklaşık değerleri belirlendi.

Araç, Ar=25,12/s

c maddenin özgül ısı kapasitesidir

Bir katının özgül ısı kapasitesini belirlemek için aşağıdaki deneyi yaparız:

Q1=c1m1(t-t1), burada Q1, ısı alışverişi sonucu su tarafından verilen ısı miktarıdır, c1 suyun özgül ısı kapasitesidir (tablo değeri), m1 suyun kütlesidir, t son sıcaklıktır, t 1 ise suyun başlangıç sıcaklığı, Q2=c2m2(t-t2), burada Q2, ısı alışverişi sonucu katı bir cisim tarafından alınan ısı miktarıdır, c2, maddenin özgül ısı kapasitesidir (belirlenecek), m2, maddenin kütlesidir, t2, başlangıç sıcaklığıdır incelenen bedenin, çünkü Isı dengesi denklemi şu şekildedir: Ç1 + Ç2 = 0 ,

Daha sonra c2 = c1m1(t-t1) /(- m2(t-t2)))

						s, J/ (kg 0 K)

Ortalama değer bağıl atom kütlesi maddeler ortaya çıktı

Ar = 26,5 akb

Buradan, molar kütle a eşittir M =0,0265 kg/mol.

Sağlam gövde - alüminyum çubuk

Yöntem 2. Havanın molar kütlesini hesaplayalım.

Sistemin denge durumunu kullanarak bir maddenin, örneğin bir gazın, örneğin havanın molar kütlesini de hesaplayabilirsiniz.

Fa = F ipliği(Balon üzerine etki eden Arşimet kuvveti, balonun kabuğuna, balondaki gaza ve balondan asılı olan yüke etki eden toplam yer çekimi kuvveti ile dengelenir.). Elbette topun havada asılı durduğunu (yükselmediğini veya düşmediğini) düşünürsek.

fa- Havadaki bir topa etki eden Arşimet kuvveti

Fa =ρвg Vш

ρв - hava yoğunluğu

F1- topun kabuğuna ve topun içinde bulunan gaza (helyum) etki eden yerçekimi kuvveti

F1=mob g + mgel g

F2- yüke etki eden yer çekimi kuvveti

F2=mgg

Formülü alıyoruz: ρвg Vш= mafya g + mgel g + mg gr (1)

Havanın molar kütlesini hesaplamak için Mendeleev-Clapeyron formülünü kullanalım:

Havanın molar kütlesini ifade edelim:

Denklem (3)'te hava yoğunluğu yerine denklem (2)'yi değiştiriyoruz. Havanın molar kütlesini hesaplamak için bir formülümüz var:

Bu nedenle havanın molar kütlesini bulmak için şunları ölçmeniz gerekir:

1) yükün ağırlığı

2) helyum kütlesi

3) kabuk kütlesi

4) hava sıcaklığı

5) hava basıncı (atmosfer basıncı)

6) topun hacmi

R- evrensel gaz sabiti, R=8,31 J/(mol K)

Barometre atmosferik basıncı gösterdi

eşit ra =96000Pa

Oda sıcaklığı:

T=23 +273=297K

Yükün kütlesini ve topun kabuğunun kütlesini elektronik terazi kullanarak belirledik:

mgr =8.02g

top kabuğunun kütlesi:

mafya = 3,15 gr

Topun hacmini iki şekilde belirledik:

a) Topumuzun yuvarlak olduğu ortaya çıktı. Topun çevresini birkaç yerden ölçerek topun yarıçapını belirledik. Ve sonra hacmi: V=4/3·πR³

L=2πR, Lav= 85,8cm= 0,858m, dolayısıyla R=0,137m

Vsh= 0.0107m³

b) suyu boşaltmak için bir tepsiye yerleştirdikten sonra kovaya en kenarına kadar su döktük. Balonu tamamen suya indirdik, banyoya döktüğümüz suyun bir kısmını kovanın altına, kovadan dökülen suyun hacmini ölçerek balonun hacmini belirledik: Vsu=Vsh= 0,011m³

(Resimdeki top kameraya daha yakın olduğu için daha büyük görünüyor)

Yani hesaplama için topun hacminin ortalama değerini aldık:

Vsh= 0.0109m³

Helyumun kütlesini Mendeleev-Clapeyron denklemini kullanarak, helyumun sıcaklığının hava sıcaklığına eşit olduğunu ve topun içindeki helyumun basıncının atmosfer basıncına eşit olduğunu dikkate alarak belirliyoruz.

Helyumun molar kütlesi 0,004 kg/mol:

mgel = 0,00169 kg

Tüm ölçüm sonuçlarını formül (4)'e koyarak havanın molar kütlesinin değerini elde ederiz:

M= 0,030 kg/mol

(tablo molar kütle değeri

hava 0,029 kg/mol)

Çözüm: Bir okul laboratuvarında, fiziksel yöntemler kullanarak bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesini ve bir maddenin molar kütlesini belirleyebilirsiniz. Bu çalışmayı yaptıktan sonra bağıl atom kütlesinin nasıl belirleneceği hakkında çok şey öğrendim. Elbette, birçok yönteme bir okul laboratuvarı erişemez, ancak yine de, temel ekipmanı kullanarak bile, bir kimyasal elementin göreceli atom kütlesini ve bir maddenin molar kütlesini fiziksel yöntemler kullanarak deneysel olarak belirleyebildim. Sonuç olarak bu çalışmada belirlenen amaç ve hedeflere ulaştım.

Kullanılmış literatür listesi

alhimik.ru

alhimikov.net

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molar_mass

G. I. Deryabina, G. V. Kantaria. 2.2.Mole, molar kütle. Organik kimya: web ders kitabı.

http://kf.info.urfu.ru/glavnaja/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Molar_mass h

Pratik ve teorik kimyada iki kavram mevcuttur ve pratik öneme sahiptir: moleküler (bunun yerini genellikle doğru olmayan moleküler ağırlık kavramı alır) ve molar kütle. Bu miktarların her ikisi de basit veya karmaşık bir maddenin bileşimine bağlıdır.

Nasıl belirlenir veya moleküler? Bu fiziksel niceliklerin her ikisi de doğrudan ölçümle, örneğin bir maddenin bir terazide tartılmasıyla bulunamaz (veya neredeyse bulunamaz). Bileşiğin kimyasal formülüne ve tüm elementlerin atomik kütlelerine göre hesaplanırlar. Bu nicelikler sayısal olarak eşittir ancak boyutları farklıdır. Geleneksel bir miktar olan ve a ile gösterilen atomik kütle birimleriyle ifade edilir. e.m. ve başka bir isim - “dalton”. Molar kütle birimleri g/mol cinsinden ifade edilir.

Molekülleri bir atomdan oluşan basit maddelerin moleküler kütleleri, Mendeleev'in periyodik tablosunda belirtilen atom kütlelerine eşittir. Örneğin:

sodyum (Na) - 22,99 a. e.m.;
demir (Fe) - 55,85 a. e.m.;
kükürt (S) - 32.064a. e.m.;
argon (Ar) - 39,948 a. e.m.;
potasyum (K) - 39.102 a. sabah

Ayrıca molekülleri bir kimyasal elementin birkaç atomundan oluşan basit maddelerin moleküler ağırlıkları, elementin atom kütlesinin molekül içindeki atom sayısına göre çarpımı olarak hesaplanır. Örneğin:

oksijen (O2) - 16. 2 = 32 a. e.m.;
nitrojen (N2) - 14,2 = 28a. e.m.;
klor (Cl2) - 35. 2 = 70 a. e.m.;
ozon (O3) - 16. 3 = 48 a. sabah

Moleküler kütleler, molekülde bulunan her bir element için atom kütlesinin ve atom sayısının çarpımının toplanmasıyla hesaplanır. Örneğin:

(HCl) - 2 + 35 = 37 a. e.m.;
(CO) - 12 + 16 = 28 a. e.m.;
karbondioksit (CO2) - 12 + 16. 2 = 44a. sabah

Peki maddelerin molar kütlesi nasıl bulunur?

Bunu yapmak zor değil çünkü bu, belirli bir maddenin birim miktarının mol cinsinden ifade edilen kütlesidir. Yani her maddenin hesaplanan moleküler kütlesi 1 g/mol sabit değeriyle çarpılırsa molar kütlesi elde edilir. Örneğin molar kütleyi (CO2) nasıl buluyorsunuz? (12 + 16.2).1 g/mol = 44 g/mol, yani MCO2 = 44 g/mol olur. Basit maddeler için, elementin yalnızca bir atomunu içeren moleküller için, g/mol cinsinden ifade edilen bu gösterge, elementin atom kütlesine sayısal olarak karşılık gelir. Örneğin kükürt için MS = 32,064 g/mol. Molekülü birkaç atomdan oluşan basit bir maddenin molar kütlesinin nasıl bulunacağı oksijen örneği kullanılarak düşünülebilir: MO2 = 16. 2 = 32 g/mol.

Burada belirli basit veya karmaşık maddeler için örnekler verilmiştir. Ancak birkaç bileşenden oluşan bir ürünün molar kütlesini bulmak mümkün mü ve nasıl? Moleküler kütle gibi, çok bileşenli bir karışımın molar kütlesi de ilave bir miktardır. Bir bileşenin molar kütlesinin çarpımları ile karışımdaki payının toplamıdır: M = ∑Mi. Xi, yani hem ortalama moleküler hem de ortalama molar kütle hesaplanabilir.

Yaklaşık %75,5 nitrojen, %23,15 oksijen, %1,29 argon ve %0,046 karbondioksit içeren hava örneğini kullanırsak (daha küçük miktarlarda bulunan geri kalan safsızlıklar ihmal edilebilir): Mair = 28. 0,755 + 32. 0,2315 + 40 . 0,129 + 44 . 0,00046 = 29,08424 g/mol ≈ 29 g/mol.

Periyodik tabloda belirtilen atomik kütlelerin belirlenmesinin doğruluğu farklıysa, bir maddenin molar kütlesi nasıl bulunur? Bazı elementler için onda bir doğrulukla, diğerleri için yüzde bir doğrulukla, diğerleri için binde bir doğrulukla ve radon gibi elementler için - tam olanlara, manganez için on binde bir doğrulukla belirtilir.

Molar kütleyi hesaplarken, kimyasal maddelerin veya reaktiflerin saflığının büyük bir hataya neden olacağı pratik uygulamalara sahip olduklarından, hesaplamaların onda birine kadar daha yüksek bir doğrulukla yapılması mantıklı değildir. Tüm bu hesaplamalar yaklaşık değerlerdir. Ancak kimyagerlerin daha fazla doğruluğa ihtiyaç duyduğu durumlarda, belirli prosedürler kullanılarak uygun düzeltmeler yapılır: çözeltinin titresi belirlenir, kalibrasyonlar standart numuneler kullanılarak yapılır, vb.

Ve tabii ki hesaplama yapma yeteneği. Örneğin iyi bilinen bir madde kükürttür. Çeşitli endüstrilerde o kadar yaygın olarak bulunur ki, haklı olarak “kimya” adını taşır. Nasıl bir şey?

Sülfürik asidin tam formülünü yazın: H2SO4. Şimdi periyodik tabloyu alın ve onu oluşturan tüm elementlerin atom kütlelerinin ne olduğuna bakın. Bu elementlerden üçü vardır: hidrojen, kükürt ve oksijen. Hidrojenin atom kütlesi 1, kükürt - 32, oksijen - 16'dır. Bu nedenle, endeksler dikkate alındığında sülfürik asidin toplam moleküler kütlesi şuna eşittir: 1*2 + 32 + 16*4 = 98 amu (atomik) kütle birimleri).

Şimdi bir mol daha hatırlayalım: bu miktar maddeler Kütlesi atomik birimlerle ifade edilen kütlesine sayısal olarak eşit olan. Böylece 1 mol sülfürik asidin 98 gram ağırlığında olduğu ortaya çıkıyor. Bu onun molar kütlesidir. Sorun çözüldü.

Diyelim ki size şu koşullar verildi: 800 mililitre 0,2 molar (0,2 M) bir miktar tuz çözeltisi var ve kuru formda bu tuzun 25 gram ağırlığında olduğu biliniyor. Molar değerini hesaplamak gerekir yığın.

Öncelikle 1 molar (1M) çözeltinin tanımını hatırlayın. Bu herhangi bir maddenin 1 molünü içeren bir çözeltidir. maddeler. Buna göre 1 litre 0,2 M çözelti 0,2 mol içerecektir. maddeler. Ama 1 litre değil 0,8 litreniz var. Bu nedenle aslında 0,8 * 0,2 = 0,16 molünüz var maddeler.

Ve sonra her şey her zamankinden daha kolay hale geliyor. Problemin şartlarına göre 25 gram tuz 0,16 mol ise bir mol kaça eşittir? Hesaplamayı tek adımda yaptıktan sonra şunu bulacaksınız: 25/0,16 = 156,25 gram. Tuzun molar kütlesi 156,25 gram/mol'dür. Sorun çözüldü.

Hesaplamalarınızda hidrojen, kükürt ve oksijenin atom ağırlıklarının yuvarlanmış değerlerini kullandınız. Hesaplamaların büyük bir doğrulukla yapılması gerekiyorsa yuvarlamaya izin verilmez.

Kaynaklar:

tuzun molar kütlesi
Molar kütle eşdeğerinin hesaplanması

Atomların veya moleküllerin kütleleri son derece küçüktür, bu nedenle moleküler fizikte, moleküllerin ve atomların kütleleri yerine, Dalton'un önerdiği gibi, bunların göreceli değerlerini kullanmak gelenekseldir. yığın Bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'si kadar olan molekül veya atom. 12 gram karbondaki molekül veya atom sayısı kadar molekül veya atom içeren madde miktarına mol denir. Bir maddenin molar kütlesi (M), bir molün kütlesidir. Molar kütle skaler bir miktardır; uluslararası SI sisteminde kilogramın mol sayısına bölünmesiyle ölçülür.

Talimatlar

Molar hesaplamak için yığın iki miktarı bilmek yeterlidir: yığın(m), kilogram cinsinden ifade edilir ve madde (v) miktarının mol cinsinden ölçülmesi, bunların yerine aşağıdaki formül kullanılır: M = m/v.
Örnek. Diyelim ki moları belirlememiz gerekiyor yığın 3 mol 100 gr su. Bunu yapmak için öncelikle yığın gram cinsinden su - 100g=0,01kg. Daha sonra değerleri molar formülünde değiştirin: M=m/v=0,01kg/3mol=0,003kg/mol.

Herhangi bir madde belirli bir yapıya sahip parçacıklardan (moleküller veya atomlar) oluşur. Basit bir bileşiğin molar kütlesi, D.I. elementlerin periyodik tablosuna göre hesaplanır. Mendeleev. Karmaşık bir madde için bu parametrenin bulunması gerekiyorsa, hesaplama uzun olur ve bu durumda rakam bir referans kitabında veya kimyasal katalogda, özellikle Sigma-Aldrich'te aranır.

Molar kütle kavramı

Molar kütle (M), bir maddenin bir molünün ağırlığıdır. Her atom için bu parametre, elementlerin periyodik tablosunda doğrudan adının altında bulunur. Bileşiklerin kütlesini hesaplarken, rakam genellikle en yakın tama veya onda birine yuvarlanır. Bu anlamın nereden geldiğini tam olarak anlamak için “köstebek” kavramını anlamak gerekir. Bu, 12 g kararlı karbon izotopuna (12 C) eşit olan ikincisinin parçacık sayısını içeren bir maddenin miktarıdır. Maddelerin atomları ve molekülleri geniş bir aralıkta boyut olarak değişir, mol içindeki sayıları sabittir, ancak kütle ve buna bağlı olarak hacim artar.

“Molar kütle” kavramı Avogadro sayısıyla (6,02 x 10 23 mol -1) yakından ilişkilidir. Bu rakam, bir maddenin 1 mol içindeki sabit sayıda birimini (atom, molekül) belirtir.

Molar Kütlenin Kimya Açısından Önemi

Kimyasal maddeler birbirleriyle çeşitli reaksiyonlara girerler. Tipik olarak herhangi bir kimyasal etkileşimin denklemi, kaç tane molekül veya atomun dahil olduğunu belirtir. Bu tür tanımlamalara stokiyometrik katsayılar denir. Genellikle formülden önce belirtilirler. Bu nedenle reaksiyonların niceliksel özellikleri madde miktarına ve molar kütleye bağlıdır. Atomların ve moleküllerin birbirleriyle etkileşimini açıkça yansıtırlar.

Molar kütlenin hesaplanması

Bilinen bir yapıya sahip herhangi bir maddenin veya bileşen karışımının atomik bileşimi, elementlerin periyodik tablosu kullanılarak görüntülenebilir. İnorganik bileşikler, kural olarak, brüt bir formülle, yani yapı belirtilmeden, yalnızca moleküldeki atomların sayısıyla yazılır. Molar kütlenin hesaplanmasında organik maddeler de aynı şekilde belirlenir. Örneğin benzen (C6H6).

Molar kütle nasıl hesaplanır? Formül, moleküldeki atomların türünü ve sayısını içerir. Tabloya göre D.I. Mendeleev'in elementlerin molar kütleleri kontrol edilir ve her rakam formüldeki atom sayısıyla çarpılır.

Molekül ağırlığına ve atom tipine göre moleküldeki sayısını hesaplayabilir ve bileşik için bir formül oluşturabilirsiniz.

Elementlerin molar kütlesi

Çoğunlukla reaksiyonları gerçekleştirmek, analitik kimyada hesaplamalar yapmak ve denklemlerdeki katsayıları düzenlemek için elementlerin moleküler kütlesinin bilinmesi gerekir. Molekül bir atom içeriyorsa bu değer maddeninkine eşit olacaktır. İki veya daha fazla element mevcutsa molar kütle sayılarıyla çarpılır.

Konsantrasyon hesaplanırken molar kütlenin değeri

Bu parametre, maddelerin konsantrasyonlarını ifade etmeye yönelik hemen hemen tüm yöntemleri yeniden hesaplamak için kullanılır. Örneğin, bir çözeltideki maddenin miktarına bağlı olarak kütle fraksiyonunun belirlenmesinde sıklıkla durumlar ortaya çıkar. Son parametre mol/litre ölçü birimiyle ifade edilir. Gerekli ağırlığı belirlemek için madde miktarı molar kütle ile çarpılır. Ortaya çıkan değer 10 kat azalır.

Molar kütle bir maddenin normalliğini hesaplamak için kullanılır. Bu parametre analitik kimyada, bir reaksiyonun doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi gerektiğinde titrasyon ve gravimetrik analiz yöntemlerini gerçekleştirmek için kullanılır.

Molar kütle ölçümü

İlk tarihsel deney, gazların hidrojene göre yoğunluğunu ölçmekti. Koligatif özelliklerle ilgili daha ileri çalışmalar yapıldı. Bunlar arasında örneğin bir çözelti ile saf bir çözücü arasındaki kaynama veya donma farkının belirlenmesini sağlayan ozmotik basınç yer alır. Bu parametreler sistemdeki madde parçacıklarının sayısıyla doğrudan ilişkilidir.

Bazen molar kütle ölçümü, bileşimi bilinmeyen bir madde üzerinde gerçekleştirilir. Daha önce izotermal damıtma gibi bir yöntem kullanılıyordu. Özü, bir maddenin çözeltisini solvent buharıyla doyurulmuş bir odaya yerleştirmektir. Bu koşullar altında buhar yoğuşması meydana gelir ve karışımın sıcaklığı yükselir, dengeye ulaşır ve düşmeye başlar. Açığa çıkan buharlaşma ısısı, çözeltinin ısıtma ve soğutma hızlarındaki değişiklikle hesaplanır.

Molar kütleyi ölçmek için ana modern yöntem kütle spektrometresidir. Bu, madde karışımlarını tanımlamanın ana yoludur. Modern cihazların yardımıyla bu işlem otomatik olarak gerçekleşir; yalnızca başlangıçta numunedeki bileşiklerin ayrılması için koşulları seçmeniz gerekir. Kütle spektrometresi yöntemi bir maddenin iyonlaşmasına dayanır. Sonuç olarak bileşiğin çeşitli yüklü parçaları oluşur. Kütle spektrumu, kütlenin iyonların yüküne oranını gösterir.

Gazlar için molar kütlenin belirlenmesi

Herhangi bir gaz veya buharın molar kütlesi basitçe ölçülür. Kontrolü kullanmak yeterlidir. Gaz halindeki bir maddenin aynı hacmi, aynı sıcaklıktaki bir başka maddenin miktarına eşittir. Buhar hacmini ölçmenin iyi bilinen bir yolu, yer değiştiren hava miktarını belirlemektir. Bu işlem, ölçüm cihazına giden bir yan dal kullanılarak gerçekleştirilir.

Molar kütlenin pratik kullanımları

Bu nedenle molar kütle kavramı kimyanın her yerinde kullanılır. Süreci tanımlamak, polimer kompleksleri oluşturmak ve diğer reaksiyonlar için bu parametrenin hesaplanması gerekir. Önemli bir nokta, farmasötik maddedeki etkin maddenin konsantrasyonunun belirlenmesidir. Örneğin yeni bir bileşiğin fizyolojik özellikleri hücre kültürü kullanılarak incelenir. Ayrıca biyokimyasal çalışmalar yapılırken molar kütle önemlidir. Örneğin, bir elementin metabolik süreçlere katılımını incelerken. Artık pek çok enzimin yapısı bilindiğinden, esas olarak kilodalton (kDa) cinsinden ölçülen moleküler ağırlıklarını hesaplamak mümkündür. Günümüzde başta hemoglobin olmak üzere insan kanının hemen hemen tüm bileşenlerinin moleküler ağırlıkları bilinmektedir. Bir maddenin moleküler ve molar kütlesi bazı durumlarda eşanlamlıdır. Farklılıkları, son parametrenin atomun tüm izotoplarının ortalaması olması gerçeğinde yatmaktadır.

Bir maddenin bir enzim sistemi üzerindeki etkisini doğru bir şekilde belirlemeye yönelik herhangi bir mikrobiyolojik deney, molar konsantrasyonlar kullanılarak gerçekleştirilir. Örneğin biyokatalizde ve enzimatik aktivite çalışmasının gerekli olduğu diğer alanlarda indükleyiciler ve inhibitörler gibi kavramlar kullanılır. Enzim aktivitesini biyokimyasal düzeyde düzenlemek için molar kütleleri kullanan araştırmalar gereklidir. Bu parametre fizik, kimya, biyokimya ve biyoteknoloji gibi doğa ve mühendislik bilimleri alanlarında sağlam bir şekilde yerleşmiştir. Bu şekilde karakterize edilen süreçler, mekanizmalar ve bunların parametrelerinin belirlenmesi açısından daha anlaşılır hale gelir. Temelden uygulamalı bilime geçiş, fizyolojik çözeltilerden, tampon sistemlerinden başlayarak ve vücut için farmasötik maddelerin dozajlarının belirlenmesiyle biten bir molar kütle göstergesi olmadan tamamlanmaz.

Kimyada moleküllerin mutlak kütlesini değil, bağıl molekül kütlesini kullanırlar. Bir molekülün kütlesinin karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösterir. Bu miktar Bay tarafından belirtilmiştir.

Bağıl moleküler kütle, onu oluşturan atomların bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir. Suyun bağıl moleküler kütlesini hesaplayalım.

Bir su molekülünün iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu içerdiğini biliyorsunuz. Daha sonra bağıl moleküler kütlesi, her bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesinin ve bir su molekülündeki atom sayısının çarpımlarının toplamına eşit olacaktır:

Gaz halindeki maddelerin bağıl moleküler kütlelerini bilerek, yoğunlukları karşılaştırılabilir, yani bir gazın diğerinden bağıl yoğunluğu hesaplanabilir - D(A/B). A gazının B gazına göre bağıl yoğunluğu, bunların bağıl moleküler kütlelerinin oranına eşittir:

Karbondioksitin hidrojene olan bağıl yoğunluğunu hesaplayalım:

Şimdi karbondioksitin hidrojene olan bağıl yoğunluğunu hesaplıyoruz:

D(ark/hidr) = Mr(ark): Mr(hidr) = 44:2 = 22.

Yani karbondioksit hidrojenden 22 kat daha ağırdır.

Bildiğiniz gibi Avogadro kanunu yalnızca gaz halindeki maddeler için geçerlidir. Ancak kimyagerlerin molekül sayısı ve sıvı veya katı maddelerin bölümleri hakkında fikir sahibi olmaları gerekir. Bu nedenle, maddelerdeki molekül sayısını karşılaştırmak için kimyagerler şu değeri ortaya koydu: molar kütle .

Molar kütle belirtilir M nispi molekül ağırlığına sayısal olarak eşittir.

Bir maddenin kütlesinin molar kütlesine oranına denir. madde miktarı .

Madde miktarı belirtilir N. Bu, bir maddenin bir kısmının kütle ve hacimle birlikte niceliksel bir özelliğidir. Bir maddenin miktarı mol cinsinden ölçülür.

"Köstebek" kelimesi "molekül" kelimesinden gelir. Bir maddenin eşit miktardaki molekül sayısı aynıdır.

Bir maddenin 1 molünün parçacıklar (örneğin moleküller) içerdiği deneysel olarak tespit edilmiştir. Bu sayıya Avogadro sayısı denir. Ve eğer buna bir ölçü birimi eklersek - 1/mol, o zaman bu fiziksel bir miktar olacaktır - Avogadro sabiti, N A ile gösterilir.

Molar kütle g/mol cinsinden ölçülür. Molar kütlenin fiziksel anlamı bu kütlenin bir maddenin 1 molü olmasıdır.

Avogadro yasasına göre herhangi bir gazın 1 molü aynı hacmi kaplar. Bir mol gazın hacmine molar hacim denir ve Vn ile gösterilir.

Normal koşullar altında (0 °C ve normal basınç - 1 atm. veya 760 mm Hg veya 101,3 kPa), molar hacim 22,4 l/mol'dür.

Daha sonra yer seviyesindeki gaz maddesi miktarı gaz hacminin molar hacme oranı olarak hesaplanabilir.

GÖREV 1. 180 g suya karşılık gelen madde miktarı nedir?

GÖREV 2. Sıfır seviyesinde karbondioksitin 6 mol miktarında kaplayacağı hacmi hesaplayalım.

Referanslar

Kimyada problemlerin ve alıştırmaların toplanması: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri “Kimya, 8. sınıf” / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (s. 29-34)
Ushakova O.V. Kimya çalışma kitabı: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri. “Kimya. 8. sınıf” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovski; altında. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 27-32)
Kimya: 8. sınıf: ders kitabı. genel eğitim için kurumlar / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§§ 12, 13)
Kimya: inorg. kimya: ders kitabı. 8. sınıf için. genel eğitim kurumu / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Eğitim, OJSC “Moskova Ders Kitapları”, 2009. (§§ 10, 17)
Çocuklar için ansiklopedi. Cilt 17. Kimya / Bölüm. ed.V.A. Volodin, Ved. ilmi ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Dijital eğitim kaynaklarının birleşik koleksiyonu ().
“Kimya ve Yaşam” dergisinin elektronik versiyonu ().
Kimya testleri (çevrimiçi) ().

Ev ödevi

1.s.69 Sayı 3; s.73 Sayı 1, 2, 4“Kimya: 8. sınıf” ders kitabından (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).

2. №№ 65, 66, 71, 72 Kimyadaki problemler ve alıştırmalar koleksiyonundan: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri “Kimya, 8. sınıf” / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.