Меню

Единица измерения массы молекулы газа



МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

сумма масс атомов, входящих в состав данной молекулы; выражается в атомных единицах массы (а. е. м.). Поскольку 1 а. е. м. (иногда называемая дальтон, D) равна 1 / 12 массы атома нуклида 12 С и в единицах массы СИ составляет 1,66057 . 10 -27 кг, то умножение М. м. на 1,66057 . 10 -27 дает абс. массу молекулы в килограммах. Чаще пользуются безразмерной величиной М отн -относительной М. м.: М отн x /D,> где М х -> масса молекулы x, выраженная в тех же единицах массы (кг, г или др.), что и D. М. м. характеризует среднюю массу молекулы с учетом изотопного состава всех элементов, образующих данное хим. соединение. Иногда М. м. определяют для смеси разл. в-в известного состава, напр. для воздуха «эффективную» М. м. можно принять равной 29.

Абс. массами молекул удобно оперировать в области физики субатомных процессов и радиохимии, где путем измерения энергии частиц, согласно теории относительности, определяют их абс. массы. В химии и хим. технологии необходимо применять макроскопич. единицы измерения кол-ва в-ва. Число любых частиц (молекул, атомов, электронов или мысленно выделяемых в в-ве групп частиц, напр. пар ионов Na + и Сl — в кристаллич. решетке NaCl), равное Авогадро постоянной N А = 6,022 . 10 23 , составляет макроскопич. единицу кол-ва в-ва-моль. Тогда можно записать: М отн = x . N A /(D . N A ),T.е. относительная М. м. равна отношению массы моля в-ва к N A D. Если в-во состоит из молекул с ковалентными связями между составляющими их атомами, то величина x . N A представляет собой м о л я рн у ю м а с с у этого в-ва, единицы измерения к-рой кг-моль (киломоль, кМ). Для в-в, не содержащих молекул, а состоящих из атомов, ионов или радикалов, определяется ф о р-м у л ь н а я м о л я р н а я м а с с а, т. е. масса N A частиц, соответствующих принятой формуле в-ва (однако в СССР часто и в этом случае говорят о М. м., что неверно).

Ранее в химии использовали понятия грамм-молекула, грамм-атом, грамм-ион, теперь-моль молекул, моль атомов, моль ионов, подразумевая под этим N A молекул, атомов, ионов и соотв. их молярные массы, выраженные в граммах или килограммах. Традиционно употребляют в качестве синонима термин «молекулярный (молярный) вес», т. к. определение массы производится с помощью весов. Но, в отличие от веса, зависящего от географич. координат, масса является постоянным параметром кол-ва в-ва (при обычных скоростях движения частиц в условиях хим. р-ций), поэтому правильнее говорить «молекулярная масса».

Большое число устаревших терминов и понятий, касающихся М. м., объясняется тем, что до эры космич. полетов в химии не придавали значения различию между массой и весом, к-рое обусловлено разностью значений ускорения своб. падения на полюсах (9,83 м . с -2 ) и на экваторе (9,78 м . с -2 ); при расчетах силы тяжести (веса) обычно пользуются средним значением, равным 9,81 м . с -2 . Кроме того, развитие понятия молекулы (как и атома) было связано с исследованием макроскопич. кол-в в-ва в процессах их хим. (реакции) или физ. (фазовые переходы) превращений, когда не была разработана теория строения в-ва (19 в.) и предполагалось, что все хим. соед. построены только из атомов и молекул.

Методы определения. Исторически первый метод (обоснованный исследованиями С. Канниццаро и А. Авогадро) предложен Ж. Дюма в 1827 и заключался в измерении плотности газообразных в-в относительно водородного газа, молярная масса к-рого принималась первоначально равной 2, а после перехода к кислородной единице измерений молекулярных и атомных масс-2,016 г. След. этап развития эксперим. возможностей определения М. м. заключался в исследовании жидкостей и р-ров нелетучих и недиссоциирующих в-в путем измерения коллигативных св-в (т. е. зависящих только от числа растворенных частиц) — осмотич. давления (см. Осмометрия), понижения давления пара, понижения точки замерзания (криоскопия )и повышения точки кипения (эбулиоскопия )р-ров по сравнению с чистым р-рителем. При этом было открыто «аномальное» поведение электролитов.

Понижение давления пара над р-ром зависит от молярной доли растворенного в-ва (закон Рауля): [( р — р 0 )/р] = N, где р 0 -> давление пара чистого р-рителя, р- давление пара над р-ром, N- молярная доля исследуемого растворенного в-ва, N =( т х / М х )/[( т х / М х ) +(m 0 /M 0 )], x и М х -соотв. навеска (г) и М. м. исследуемого в-ва, m 0 и М 0 -то же для р-рителя. В ходе определений проводят экстраполяцию к бесконечно разб. р-ру, т. е. устанавливают для р-ров исследуемого в-ва и для р-ров известного (стандартного) хим. соединения. В случае криоскопии и эбулиоскопии используют зависимости соотв. Dt 3 = Кс и Dt к = Еc, где Dt 3 -понижение т-ры замерзания р-ра, Dt к — повышение т-ры кипения р-ра, К и Е- соотв. криоскопич. и эбулиоскопич. постоянные р-рителя, определяемые по стандартному растворенному в-ву с точно известной М. м., с-моляльная концентрация исследуемого в-ва в р-ре ( с = М х т х . 1000/m 0 ). М. м. рассчитывают по ф-лам: М х = т х К . 1000/m 0 Dt 3 или М х = т х Е . 1000/m 0 Dt к . Методы характеризуются достаточно высокой точностью, т. к. существуют спец. термометры (т. наз. термометры Бекмана), позволяющие измерять весьма малые изменения т-ры.

Для определения М. м. используют также изотермич. перегонку р-рителя. При этом пробу р-ра исследуемого в-ва вносят в камеру с насыщ. паром р-рителя (при данной т-ре); пары р-рителя конденсируются, т-ра р-ра повышается и после установления равновесия вновь понижается; по изменению т-ры судят о кол-ве выделившейся теплоты испарения, к-рая связана с М. м. растворенного в-ва. В т. наз. изопиестич. методах проводят изотермич. перегонку р-рителя в замкнутом объеме, напр. в Н-образном сосуде. В одном колене сосуда находится т. наз. р-р сравнения, содержащий известную массу в-ва известной М. м. (молярная концентрация C 1 ), в другом-р-р, содержащий известную массу исследуемого в-ва (молярная концентрация С 2 неизвестна). Если, напр., С 1 > С 2 ,> р-ритель перегоняется из второго колена в первое, пока молярные концентрации в обоих коленах не будут равны. Сопоставляя объемы полученных изопиестич. р-ров, рассчитывают М. м. неизвестного в-ва. Для определения М. м. можно измерять массу изопиестич. р-ров с помощью весов Мак-Бена, к-рые представляют собой две чашечки, подвешенные на пружинках в закрытом стеклянном сосуде; в одну чашечку помещают исследуемый р-р, в другую-р-р сравнения; по изменению положения чашечек определяют массы изопиестич. р-ров и, следовательно, М. м. исследуемого в-ва.

Осн. методом определения атомных и мол. масс летучих в-в является масс-спектрометрия. Для исследования смеси соед. эффективно использование хромато-масс-спектромет-рии. При малой интенсивности пика мол. иона применяют эффузиометрич. приставки к масс-спектрометрам. Эффузио-метрич. способ основан на том, что скорость вытекания газа в вакуум из камеры через отверстие, диаметр к-рого значительно меньше среднего пути своб. пробега молекулы, обратно пропорциональна квадратному корню из М. м. в-ва; скорость вытекания контролируют по изменению давления в камере. М. м. летучих соед. определяют также методами газовой хроматографии с газовыми весами Мартина. Последние измеряют скорость перемещения газа в канале, соединяющем трубки, по к-рым текут газ-носитель и газ из хроматографич. колонки, что позволяет определять разницу плотностей этих газов, зависящую от М. м. исследуемого в-ва.

М. м. измеряют для идентификации хим. соед., для установления содержания отдельных нуклидов в соед., напр. в воде, используемой в атомных энергетич. установках, а также при исследовании и синтезе высокомол. соед., св-ва к-рых существенно зависят от их М. м. (см. Молекулярная масса полимера). Средние значения М. м. полимеров устанавливают с помощью перечисленных выше методов, основанных на коллигативных св-вах разбавленных р-ров, по числу двойных связей («мягким» озонолизом) или функц. групп (методами функцион. анализа), а также по таким св-вам их р-ров, как вязкость, светорассеяние. Средние значения мол. масс полимеров высокой степени полимеризации определяют по их реологич. характеристикам.

Лит.: Рафиков С. Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярныхсоединений, М., 1963; Полинг Л., Полинг П., Химия, пер. с англ., М., 1978; Вилков Л. В., Пентин Ю. А., Физические методы исследования в химии, М., 1987. Ю. А. Клячко.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .

Смотреть что такое «МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА» в других словарях:

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — значение массы молекулы, выраженное в атомных единицах массы. Практически М. м. равна сумме масс входящих в неё атомов (см. АТОМНАЯ МАССА). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — (молекулярный вес) масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технических расчетах … Большой Энциклопедический словарь

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — (масса моля), термин ранее использовался для обозначения ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ … Научно-технический энциклопедический словарь

Молекулярная масса М м — Молекулярная масса, М. м. * малекулярная маса, М. м. * molecular mass or M. m. масса молекулы, не имеющая собственных единиц измерения, поэтому обычно в этом смысле используют термин «молекулярный вес» (см.) … Генетика. Энциклопедический словарь

молекулярная масса — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN molecular mass … Справочник технического переводчика

Молекулярная масса — – относительная величина, отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 части массы атома Изотопа углерода С12. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы. 2009. – 112 с.] Рубрика термина: Общие термины… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulės vidutinės masės arba tiksliai apibrėžto medžiagos darinio masės ir nuklido ¹²C atomo masės 1/12 dalies dalmuo. atitikmenys: angl. molecular mass;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Читайте также:  Измерит расстояние до объекта

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi vieno medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight; relative molecular mass … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

молекулярная масса — (молекулярный вес), масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технологических расчётах. * … Энциклопедический словарь

Источник

Молекулярная масса

Молекуля́рная ма́сса (менее правильный термин: молекулярный вес) — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Численно равна молярной массе. Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности.

Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая относительные атомные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H2O) есть

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Молекулярная масса» в других словарях:

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — значение массы молекулы, выраженное в атомных единицах массы. Практически М. м. равна сумме масс входящих в неё атомов (см. АТОМНАЯ МАССА). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — (молекулярный вес) масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технических расчетах … Большой Энциклопедический словарь

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — (масса моля), термин ранее использовался для обозначения ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ … Научно-технический энциклопедический словарь

Молекулярная масса М м — Молекулярная масса, М. м. * малекулярная маса, М. м. * molecular mass or M. m. масса молекулы, не имеющая собственных единиц измерения, поэтому обычно в этом смысле используют термин «молекулярный вес» (см.) … Генетика. Энциклопедический словарь

молекулярная масса — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN molecular mass … Справочник технического переводчика

Молекулярная масса — – относительная величина, отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 части массы атома Изотопа углерода С12. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы. 2009. – 112 с.] Рубрика термина: Общие термины… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА — сумма масс атомов, входящих в состав данной молекулы; выражается в атомных единицах массы (а. е. м.). Поскольку 1 а. е. м. (иногда называемая дальтон, D) равна 1/12 массы атома нуклида 12 С и в единицах массы СИ составляет 1,66057.10 27 кг, то… … Химическая энциклопедия

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulės vidutinės masės arba tiksliai apibrėžto medžiagos darinio masės ir nuklido ¹²C atomo masės 1/12 dalies dalmuo. atitikmenys: angl. molecular mass;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

молекулярная масса — santykinė molekulinė masė statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi vieno medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight; relative molecular mass … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

молекулярная масса — (молекулярный вес), масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технологических расчётах. * … Энциклопедический словарь

Источник

МОЛЕКУЛЯ́РНАЯ МА́ССА

  • В книжной версии

    Том 20. Москва, 2012, стр. 663

    Скопировать библиографическую ссылку:

    МОЛЕКУЛЯ́РНАЯ МА́ССА, сум­ма масс ато­мов, вхо­дя­щих в со­став мо­ле­ку­лы; вы­ра­жа­ет­ся в атом­ных еди­ни­цах мас­сы (а. е. м.), со­от­вет­ст­вую­щих 1 / 12 мас­сы ато­ма нук­ли­да $\ce<^<12>C>$ . По­сколь­ку 1 а . е. м. (ино­гда на­зы­вае­мая даль­тон, $\ce$ ) в еди­ни­цах мас­сы СИ со­став­ля­ет 1,660538921·10 –27 кг (на 2010), то аб­со­лют­ная мас­са мо­ле­ку­лы в ки­ло­грам­мах мо­жет быть по­лу­че­на ум­но­же­ни­ем М. м. на 1,660538921·10 –27 . Ча­ще ис­поль­зу­ет­ся без­раз­мер­ная ве­ли­чи­на – от­но­си­тель­ная М. м. ( $M_<\text<отн>>$ ). От­но­си­тель­ная М. м. хи­мич. со­еди­не­ния – это чис­ло, по­ка­зы­ваю­щее, во сколь­ко раз аб­со­лют­ная мас­са од­ной мо­ле­ку­лы это­го со­еди­не­ния боль­ше атом­ной еди­ни­цы мас­сы. М. м. ха­рак­те­ри­зу­ет ср. мас­су мо­ле­ку­лы с учё­том изо­топ­но­го со­ста­ва всех эле­мен­тов, вхо­дя­щих в дан­ное хи­мич. со­еди­не­ние. М. м. мож­но оп­ре­де­лить и для сме­си разл. ве­ществ из­вест­но­го со­ста­ва; напр., для чис­то­го су­хо­го воз­ду­ха ус­лов­ная ср. М. м. рав­на 28,966. Аб­со­лют­ные зна­че­ния М. м. (и атом­ных масс) ис­поль­зу­ют­ся в атом­ной и ядер­ной фи­зи­ке, ра­дио­хи­мии. В хи­мии и хи­мич. тех­но­ло­гии при­ме­ня­ют­ся мак­ро­ско­пич. еди­ни­цы из­ме­ре­ния ко­ли­че­ст­ва ве­ще­ст­ва, со­из­ме­ри­мые с еди­ни­цей ко­ли­че­ст­ва ве­ще­ст­ва – мо­лем . В од­ном мо­ле ве­ще­ст­ва со­дер­жит­ся 6,02214129·10 23 час­тиц (по­сто­ян­ная Аво­гад­ро $N_\text$ ; при­ве­де­на на 2010). Ес­ли хи­мич. ве­ще­ст­во со­сто­ит из мо­ле­кул (га­зы, па­ры, не­ко­то­рые жид­ко­сти и рас­тво­ры, мо­ле­ку­ляр­ные кри­стал­лы), то, ум­но­жив мас­су мо­ле­ку­лы (в кг) на $N_\text$ , по­лу­чим мо­ляр­ную мас­су это­го ве­ще­ст­ва; еди­ни­ца из­ме­ре­ния мо­ляр­ной мас­сы кг/моль. Для ве­ществ не­мо­ле­ку­ляр­но­го строе­ния (напр., ион­ных кри­стал­лов) оп­ре­де­ля­ет­ся фор­муль­ная мо­ляр­ная мас­са, т. е. мас­са $N_\text$ час­тиц, со­от­вет­ст­вую­щих фор­му­ле ве­ще­ст­ва. Совр. ме­то­дом оп­ре­де­ле­ния аб­со­лют­ных зна­че­ний М . м. яв­ля­ет­ся масс-спек­тро­мет­рия.

    Источник

    Формулы для вычисления массы молекулы, пример задачи

    Каждому человеку известно, что окружающие нас тела состоят из атомов и молекул. Они имеют разную форму и структуру. При решении задач по химии и физике часто требуется найти массу молекулы. Рассмотрим в данной статье несколько теоретических методов решения данной задачи.

    Общие сведения

    Прежде чем рассматривать, как найти массу молекулы, следует познакомиться с самим понятием. Далее приведем несколько примеров.

    Молекулой принято называть совокупность атомов, которые объединены друг с другом тем или иным видом химической связи. Также они должны и могут рассматриваться, как единое целое в различных физико-химических процессах. Эти связи могут носить ионный, ковалентный, металлический или вандерваальсовский характер.

    Вам будет интересно: Клячка для рисования — что это и как ею пользоваться

    Всем известная молекула воды имеет химическую формулу H2O. Атом кислорода в ней соединен с помощью полярных ковалентных связей с двумя атомами водорода. Такое строение обуславливает многие физические и химические свойства жидкой воды, льда и пара.

    Природный газ метан — это еще один яркий представитель молекулярного вещества. Его частицы образованы атомом углерода и четырьмя атомами водорода (CH4). В пространстве молекулы имеют форму тетраэдра с углеродом в центре.

    Воздух — сложная смесь газов, которая главным образом состоит из молекул кислорода O2 и азота N2. Оба типа соединены прочными двойными и тройными ковалентными неполярными связями, что обуславливает их высокую химическую инертность.

    Определение массы молекулы через ее молярную массу

    В периодической таблице химических элементов содержится большое количество информации, среди которой имеются атомные единицы массы (а.е.м.). Например, атом водорода имеет а.е.м., равную 1, а атом кислорода — 16. Каждая из этих цифр показывает массу в граммах, которую будет иметь система, содержащая 1 моль атомов соответствующего элемента. Напомним, что единица измерения количества вещества 1 моль представляет собой количество частиц в системе, соответствующее числу Авогадро NA, оно равно 6,02*1023.

    Когда рассматривают молекулу, то пользуются понятием не а.е.м., а молекулярной массой. Последняя представляет собой простую сумму а.е.м. для атомов, входящих в состав молекулы. Например, молярная масса для H2O будет равна 18 г/моль, а для O2 — 32 г/моль. Имея общее понятие, далее можно перейти к расчетам.

    Молярную массу M просто использовать для вычисления массы молекулы m1. Для этого следует воспользоваться простой формулой:

    В некоторых задачах может быть дана масса системы m и количество вещества в ней n. В таком случае масса одной молекулы вычисляется так:

    Идеальный газ

    Этим понятием называется такой газ, молекулы которого хаотично движутся в разных направлениях с большими скоростями, друг с другом не взаимодействуют. Расстояния между ними намного превышают их собственные размеры. Для такой модели оказывается справедливым следующее выражение:

    Оно носит название закона Менделеева-Клапейрона. Как видно, уравнение связывает между собой давление P, объем V, абсолютную температуру T и количество вещества n. В формуле R — газовая константа, численно равная 8,314. Записанный закон называется универсальным, потому что он не зависит от химического состава системы.

    Если известны три термодинамических параметра — T, P, V и значение m системы, то масса молекулы идеального газа m1 не сложно определить по следующей формуле:

    Это выражение также можно записать через плотность ρ газа и постоянную Больцмана kB:

    Пример задачи

    Известно, что плотность некоторого газа составляет 1,225 кг/м3 при атмосферном давлении 101325 Па и температуре 15 oC. Чему равна масса молекулы? О каком газе идет речь?

    Поскольку нам даны давление, плотность и температура системы, то можно воспользоваться полученной в предыдущем пункте формулой, чтобы определить массу одной молекулы. Имеем:

    m1 = 1,225*1,38*10-23*288,15/101325 = 4,807*10-26 кг.

    Чтобы ответить на второй вопрос задачи, найдем молярную массу M газа:

    M = 4,807*10-26*6,02*1023 = 0,029 кг/моль.

    Полученное значение молярной массы соответствует газу воздуху.

    Источник

    Единица измерения массы молекулы газа

    МКТ — это просто!

    «Ничто не существует, кроме атомов и пустого пространства …» — Демокрит
    «Любое тело может делиться до бесконечности» — Аристотель

    Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)

    Цель МКТ — это объяснение строения и свойств различных макроскопических тел и тепловых явлений, в них протекающих, движением и взаимодействием частиц, из которых состоят тела.
    Макроскопические тела — это большие тела, состоящие из огромного числа молекул.
    Тепловые явления — явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел.

    Читайте также:  Единицу измерения силы через основные единицы системы си

    Основные утверждения МКТ

    1. Вещество состоит из частиц (молекул и атомов).
    2. Между частицами есть промежутки.
    3. Частицы беспорядочно и непрерывно движутся.
    4. Частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).

    Подтверждение МКТ:

    1. экспериментальное
    — механическое дробление вещества; растворение вещества в воде; сжатие и расширение газов; испарение; деформация тел; диффузия; опыт Бригмана: в сосуд заливается масло, сверху на масло давит поршень, при давлении 10 000 атм масло начинает просачиваться сквозь стенки стального сосуда;

    — диффузия; броуновское движение частиц в жидкости под ударами молекул;

    — плохая сжимаемость твердых и жидких тел; значительные усилия для разрыва твердых тел; слияние капель жидкости;

    2. прямое
    — фотографирование, определение размеров частиц.

    Броуновское движение

    Броуновское движение — это тепловое движение взвешенных частиц в жидкости (или газе).

    Броуновское движение стало доказательством непрерывного и хаотичного (теплового) движения молекул вещества.
    — открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г.
    — дано теоретическое объяснение на основе МКТ А. Эйнштейном в 1905 г.
    — экспериментально подтверждено французским физиком Ж. Перреном.

    Масса и размеры молекул

    Размеры частиц

    Диаметр любого атома составляет около см.

    Число молекул в веществе

    где V — объем вещества, Vo — объем одной молекулы

    Масса одной молекулы

    где m — масса вещества,
    N — число молекул в веществе

    Единица измерения массы в СИ: [m]= 1 кг

    В атомной физике массу обычно измеряют в атомных единицах массы (а.е.м.).
    Условно принято считать за 1 а.е.м. :

    Относительная молекулярная масса вещества

    Для удобства расчетов вводится величина — относительная молекулярная масса вещества.
    Массу молекулы любого вещества можно сравнить с 1/12 массы молекулы углерода.

    где числитель — это масса молекулы, а знаменатель — 1/12 массы атома углерода

    — это величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения

    Относительная атомная масса химического элемента

    где числитель — это масса атома, а знаменатель — 1/12 массы атома углерода

    — величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения

    Относительная атомная масса каждого химического элемента дана в таблице Менделеева.

    Другой способ определения относительной молекулярной массы вещества

    Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы вещества.
    Относительную атомную массу любого химического элемента берем из таблицы Менделеева!)

    Количество вещества

    Количество вещества (ν) определяет относительное число молекул в теле.

    где N — число молекул в теле, а Na — постоянная Авогадро

    Единица измерения количества вещества в системе СИ: [ν]= 1 моль

    1 моль — это количество вещества, в котором содержится столько молекул (или атомов), сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

    Запомни!
    В 1 моле любого вещества содержится одинаковое число атомов или молекул!

    Но!
    Одинаковые количества вещества для разных веществ имеют разную массу!

    Постоянная Авогадро

    Число атомов в 1 моле любого вещества называют числом Авогадро или постоянной Авогадро:

    Молярная масса

    Молярная масса (M) — это масса вещества, взятого в одном моле, или иначе — это масса одного моля вещества.

    — масса молекулы
    — постоянная Авогадро

    Единица измерения молярной массы: [M]=1 кг/моль.

    Формулы для решения задач

    Эти формулы получаются в результате подстановки вышерассмотренных формул.

    Масса любого количества вещества

    и формула для 7 класса

    (плотность х объем)

    Количество вещества

    Число молекул в веществе

    Молярная масса

    Масса одной молекулы

    Связь между относительной молекулярной массой и молярной массой

    Молекулярная физика. Термодинамика — Класс!ная физика

    Источник

    Молекулярная физика. Размеры, масса молекул.

    Размеры молекул.

    Для определения размеров молекул проводились различные опыты. Вот один из них.

    В сосуд с водой помещают каплю масла, объем которой определяется заранее. (Объем капли V определяют с помощью мензурки, в которую при помощи пипетки капают несколько десятков капель масла, и измеряют их общий объем. Этот объем делят на количество капель). Масло начинает растекаться по поверхности воды, образуя тонкую пленку. После прекращения растекания пленки определяют ее площадь S. Если предположить, что образовалась пленка толщиной в одну молекулу (из-за чего и прекратилось растекание масла), то толщина пленки h будет равна диаметру молекулы. Толщина пленки равна отношению ее объема к площади:

    .

    Полученное в этом опыте численное значение толщины составляло 0,00000016 см, или 1,6 · 10 -7 см. Этим числом выражается примерный размер молекул (размеры атомов составляют около 10 -8 см).

    Поскольку молекулы очень малы, в каждом физическом теле их содержится огромное коли­чество. Так, в 1 см 3 воздуха содержится около 27 · 10 18 молекул. Чтобы понять, насколько велико это число, представим себе, что через маленькое отверстие пропускают по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдет через отверстие за 840 000 лет.

    Масса молекул.

    Масса молекул (за исключением молекул органических веществ, например, белков) очень ма­ла. Так, масса молекулы воды составляет около 2,7 · 10 -23 г. Работать с такими малыми цифрами неудобно, поэтому в физике и химии принято выражать массы атомов и молекул в относительных единицах.

    Источник

    АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ

    КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ СООТНОШЕНИЯ

    Атомная масса

    Массы атомов и молекул очень малы, и использовать для численного выражения их величин общепринятую единицу измерения — килограмм — неудобно. Поэтому для выражения масс атомов и молекул используют другую единицу измерения — атомную единицу массы (а.е.м.).

    (а.е.м.) — единица измерения масс атомов, молекул и элементарных частиц. За атомную единицу массы принята 1/12 массы нуклида углерода 12 С. Масса этого нуклида в единицах СИ равна 1,9927·10 -26 кг.

    (устаревший термин — атомный вес) — масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.). Обозначается Аr.

    Большинство природных химических элементов представляют собой смесь изотопов. Поэтому за относительную атомную массу элемента принимают среднее значение относительной атомной массы природной смеси его изотопов с учетом их содержания в земных условиях. Именно эти значения и приведены в Периодической системе.

    Например, кислород имеет три изотопа 16 О, 17 О и 18 O, их атомные массы и содержание в природной смеси приведены в таблице ниже.

    Изотоп Содержание в природной смеси, атомн. % ni Атомная масса изотопа а.е.м. Аr,i
    16 О 99,759 15,995
    17 О 0,037 16,999
    18 О 0,204 17,999

    Среднее значение атомной массы с учетом вклада каждого изотопа вычисляется по следующей формуле:

    Подставив в эту формулу соответствующие значения из таблицы для атомной массы кислорода, получим:

    Атомная масса и массовое число — совершенно различные понятия: первое — масса атома, выраженная в а.е.м., а второе — число нуклонов в ядре. Атомная масса — дробная величина (имеет целое значение только для изотопа 12 С), в отличие от массового числа, которое является всегда целым.

    Численно эти величины очень близки; например, для водорода атомная масса равна 1,0078, а массовое число равно 1, для гелия атомная масса равна 4,0026, а массовое число — 4.

    Относительные атомные массы имеют дробные значения по следующим причинам:

    1. Большинство элементов, существующих в природе, представляют смесь нескольких изотопов, и в Периодической системе указывается среднее значение относительной атомной массы смеси природного изотопного состава.
    2. Для моноизотопных элементов (например, 23 Na) это значение будет также дробным, т. к. масса нуклонов, выраженная в а.е.м., не является целым числом и при образовании ядра часть массы нуклонов переходит в энергию, в соответствии с уравнением Есвязи = Δm·c 2 , где с = 3·10 8 м/с — скорость света в вакууме.

    При образовании любой связи всегда выделяется энергия, на что и расходуется часть массы связывающихся частиц. В случае образования химических связей эта величина очень мала, поэтому изменением массы здесь пренебрегают и считают, что масса образовавшейся частицы равна сумме масс частиц, участвующих в ее образовании. При образовании же ядра выделяется очень большая энергия, и «дефект массы» хорошо заметен.

    Молекулярная масса

    — масса молекулы, выраженная в а.е.м. Масса молекулы практически равна сумме относительных атомных масс входящих в нее атомов.

    Если же вещество состоит не из молекул, а, например, из ионов (NaCl), или является олигомером [2О)n], то относительную молекулярную массу указывают для формульной единицы вещества. Под формульной единицей вещества следует понимать химический состав наименьшего количества данного вещества.

    — единица измерения количества вещества. Обозначается ν. 1 моль — это такое количество вещества, в котором содержится столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов, радикалов), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12 С, а именно:

    вещества (М) равна отношению массы этого вещества (m) к его количеству (ν):

    Прежнее определение: масса одного моля вещества, численно равна его молекулярной массе, но выражается в единицах [г/моль].

    Различие в понятиях: «молярная масса» и «молекулярная масса», похожи по звучанию, но относятся к разному числу объектов: первое — это масса одного моля вещества (т.е. масса 6,022·10 23 молекул), а второе — масса одной молекулы, и выражены они в разных единицах — [г/моль] и [а.е.м.] соответственно.

    Понятие «количество вещества» и, соответственно, единица его измерения — моль используются в большинстве химических расчетов. Эта величина однозначно связана с массой, числом структурных единиц и объемом (если это газ или пары) вещества. Если задано количество вещества, то эти величины легко рассчитать.

    Молярная масса и молярный объем

    Поскольку в одном моле любого вещества содержится одинаковое число структурных единиц, то молярная масса вещества пропорциональна массе соответствующей структурной единицы, т. е. относительной молекулярной (или атомной) массе данного вещества:

    В самом деле, для изотопа углерода 12 С Аr = 12, а молярная масса атомов (по определению понятия «моль») равна 12 г/моль. Следовательно, численные значения двух масс совпадают, а значит, К = 1. Отсюда следует, что молярная масса вещества, выраженная в граммах на моль, имеет то же численное значение, что и его относительная молекулярная (атомная) масса. Так, молярная масса атомарного водорода равна 1,008 г/моль, молекулярного водорода — 2,016 г/моль, молекулярного кислорода — 31,999 г/моль.

    Читайте также:  Доза облучения при рентгене единицы измерения

    Согласно закону Авогадро одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. С другой стороны, 1 моль любого вещества содержит (по определению) одинаковое число частиц. Отсюда следует, что при определенных температуре и давлении 1 моль любого вещества в газообразном состоянии занимает один и тот же объем. Нетрудно рассчитать, какой объем занимает один моль газа при нормальных условиях, т. е. при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре 273 К. Например, экспери-ментально установлено, что масса 1 л кислорода при нормальных условиях равна 1,43 г. Следовательно, объем, занимаемый при тех же условиях одним молем кислорода (32 г), составит 32 : 1,43 = 22,4 л. То же число получим, рассчитав объем одного моля водорода, диоксида углерода и т.д.

    Отношение объема, занимаемого веществом, к его количеству называется вещества.

    Как следует из изложенного, при нормальных условиях молярный объем любого газа равен 22,4 л/моль (точнее, Vn = 22,414 л/моль). Это утверждение справедливо для такого газа, когда другими видами взаимодействия его молекул между собой, кроме их упругого столкновения, можно пренебречь. Такие газы называются идеальными. Для неидеальных газов, называемых реальными, молярные объемы различны и несколько отличаются от точного значения. Однако в большинстве случаев различие сказывается лишь в четвертой и последующих значащих цифрах.

    Молярная масса газа

    Для определения относительной молекулярной массы вещества обычно находят численно равную ей молярную массу вещества (в г/моль). Если вещество находится в газообразном состоянии, то его молярная масса может быть найдена с помощью закона Авогадро. По этому закону равные объемы газов, взятых при одинаковой температуре и одинаковом давлении, содержат равное число молекул. Отсюда следует, что массы двух газов, взятых в одинаковых объемах, должны относиться друг к другу, как их молекулярные массы или как численно равные их молярные массы:

    Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Например, при нормальных условиях масса диоксида углерода в объеме 1 л равна 1,98 г, а масса водорода в том же объеме и при тех же условиях — 0,09 г, откуда плотность оксида углерода по водороду составит: 1,98 : 0,09 = 22.

    Обозначим относительную плотность газа m1/m2 буквой D. Тогда:

    равна его плотности по отношению к другому газуу умноженной на молярную массу второго газа.

    Часто плотности различных газов определяют по отношению к водороду, как самому легкому из всех газов. Поскольку молярная масса водорода с точностью до сотых равна 2 г/моль, то в этом случае уравнение для расчета молярных масс принимает вид:

    Вычисляя, например, по этому уравнению молярную массу диоксида углерода, плотность которого по водороду, как указано выше, равна 22, находим:

    Нередко также молярную массу газа вычисляют, исходя из его плотности по воздуху. Хотя воздух представляет собой смесь нескольких газов, все же можно говорить о средней молярной массе воздуха, определенной из плотности воздуха по водороду. Найденная таким путем молярная масса воздуха равна 29 г/моль. Обозначив плотность исследуемого газа по воздуху через D получим следующее уравнение для вычисления молярных масс:

    Молярную массу вещества (а следовательно, и его относительную молекулярную массу) можно определить и другим способом, используя понятие о молярном объеме вещества в газообразном состоянии. Для этого находят объем, занимаемый при нормальных условиях определенной массой данного вещества в газообразном состоянии, а затем вычисляют массу 22,4 л этого вещества при тех же условиях. Полученная величина и выражает молярную массу вещества.

    Пример: 0,7924 г хлора при 0°С и давлении 101,325 кПа занимают объем, равный 250 мл. Вычислить относительную молекулярную массу хлора. Находим массу хлора, содержащегося в объеме 22,4 л (22400 мл): m = 22400*0,7924/250 ≈ 71 г. Следовательно, молярная масса хлора равна 71 г/моль, а относительная молекулярная масса хлора равна 71.

    Измерения объемов газов обычно проводят при условиях, отличных от нормальных. Для приведения объема газа к нормальным условиям можно пользоваться уравнением, объединяющим газовые законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

    Молярные массы газов можно вычислить также, пользуясь уравнением состояния идеального газа — уравнением Клапейрона-Менделеева:

    Если объем и давление газа выражены в других единицах измерения, то значение газовой постоянной в уравнении Клапейрона-Менделеева примет другое значение. Оно может быть рассчитано по формуле, вытекающей из объединенного закона газового состояния для моля вещества при нормальных условиях:

    Пример: Какое значение газовой постоянной следует взять для расчета параметров газа, взятого при давлении 10 атм в объеме 100 л?

    Находим значение газовой постоянной исходя из того, что нормальные условия — это такие условия, когда ро ≈ 101,3 кПа ≈ 760 мм.рт.ст. ≈ 1 торр ≈ 100 бар ≈ 1 атм. Объем же, занимаемый 1 молем газа при нормальных условиях, равен Vo ≈ 22,4 л, температура То ≈ 273 К. Тогда R = 1·22,4/273 = 0,082 атм·л/(моль·К).

    Описанными способами можно определять молярные массы не только газов, но и всех веществ, переходящих при нагревании (без разложения) в газообразное состояние. Для этого навеску исследуемого вещества превращают в пар и измеряют его объем, температуру и давление. Последующие вычисления производят так же, как и при определении молярных масс газов. Молярные массы, определенные этими способами, не вполне точны, потому что рассмотренные газовые законы и уравнение Клапейрона-Менделеева строго справедливы лишь при очень малых давлениях. Более точно молярные массы вычисляют на основании данных анализа вещества.

    Доли вещества

    вещества А в системе — отношение его массы к массе всей системы (часто эту величину выражают в %):

    компонента — отношение объема компонента к объему всей системы:

    компонента — отношение количества вещества (моль) компонента А к общему количеству молей всех компонентов системы:

    Парциальное давление газа

    При определении молекулярных масс газов очень часто приходится измерять объем газа, собранного над водой и потому насыщенного водяным паром. Определяя в этом случае давление газа, необходимо вводить поправку на парциальное давление водяного пара. При обычных условиях различные газы смешиваются друг с другом в любых соотношениях. При этом каждый газ, входящий в состав смеси, характеризуется своим парциальным давлением.

    — это давление (pi) которое производило бы имеющееся в смеси количество данного газа, если бы оно одно занимало при той же температуре весь объем, занимаемый смесью.

    Пример: Пусть над водой собрано 570 мл газа при температуре 20°С и давлении 104,1 кПа. Это давление складывается из двух величин — парциального давления самого газа и давления насыщенного водяного пара. Последнее при каждой температуре имеет вполне определенную величину, в частности при 20°С оно равно 2,34 кПа. Следовательно, парциальное давление газа в данном случае равно 104,1 — 2,34 = 101,76 кПа. Приводя измеренный объем газа к нормальным условиям, следует подставить в уравнение не общее давление газовой смеси (104,1 кПа), а парциальное давление газа (101,76 кПа):

    Если не учитывать поправку на давление паров воды, то вместо найденного объема получим:

    Ошибка составит 13 мл, т. е. около 2,5%, что можно допустить только при ориентировочных расчетах.

    Эквивалент. Количество вещества эквивалентов

    Из закона постоянства состава следует, что элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях. Поэтому в химии введено понятие эквивалента (слово «эквивалентный» в переводе означает «равноценный»).

    называют условные частицы вещества в целое число раз меньшие, чем соответствующие им формульные единицы.

    В формульной единице вещества может содержаться 1, 2, 3, . в общем случае zB, эквивалентов вещества. Число zB называют эквивалентным числом или числом эквивалентности. Эквивалентное число зависит от природы реагирующих веществ, типа и степени осуществления химической реакции. Поэтому различают эквивалентные числа элемента в составе соединения, отдельных групп, ионов и молекул. В обменных реакциях эквивалентное число вещества определяют по стехиометрии реакции.

    В окислительно-восстановительных реакциях значения эквивалентного числа окислителя и восстановителя определяют по числу электронов, которые принимает 1 формульная единица окислителя или принимает 1 формульная единица восстановителя.

    Если известно количество вещества, то количество вещества эквивалентов всегда в число эквивалентности раз больше (или равно) количества вещества:

    В практических расчетах наиболее часто пользуются молярной массой эквивалентов.

    вещества В называется отношение массы вещества В к его количеству вещества эквивалентов:

    Многие элементы образуют несколько соединений друг с другом. Из этого следует, что эквивалент элемента и его молярная масса эквивалентов могут иметь различные значения, смотря по тому, из состава какого соединения они были вычислены. Но во всех таких случаях различные эквиваленты (или молярные массы эквивалентов) одного и того же элемента относятся друг к другу, как небольшие целые числа. Например, молярные массы эквивалентов углерода, вычисленные исходя из состава диоксида и оксида углерода, равны соответственно 3 г/моль и б г/моль; отношение этих величин равно 1 : 2. В подавляющем большинстве соединений молярная масса эквивалентов водорода равна 1, а кислорода — 8 г/моль.

    Наряду с понятием молярной массы эквивалентов вещества иногда удобно пользоваться понятием объема эквивалентов газообразного вещества В. Данный объем рассчитывается как молярный объем данного газа, деленный на число эквивалентности вещества:

    Понятие об эквивалентах, молярных массах эквивалентов и объемах эквивалентов газообразного вещества распространяется также на сложные вещества. Эквивалентом сложного вещества является такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом любого другого вещества. Такой расчет возможен благодаря закону эквивалентов.

    Источник