Совет 1: Как рассчитать число атомов

Ученые на съезде в Карлсруэ (Германия) в 1860-м году приняли решение называть атомом мельчайшую неделимую частицу вещества, являющуюся носителем его химических свойств. Количество атомов даже в самом крохотном, практически не различимом невооруженным глазом, образце вещества не просто огромное – грандиозное. А можно ли как-то подсчитать, сколько атомов содержится в том или ином количестве вещества?
Инструкция
1
Рассмотрите такой пример. У вас есть какой-то медный предмет, например, кусок толстого провода или пластинка. Как определить, сколько атомов меди в нем содержится? Для упрощения решения допустим, что это – чистая медь без каких-либо примесей и без окислов, покрывающих ее поверхность.
2
Прежде всего, взвесьте этот предмет. Лучше всего - на лабораторных весах. Предположим, его масса – 1270 граммов.
3
Теперь посмотрите в Таблицу Менделеева. Атомная масса меди (округленная) – 63,5 а.е.м. (атомных единиц массы). Следовательно, молярная масса меди – 63,5 грамм/моль. Из этого вы легко найдете, что в исследуемом образце содержится 1270/63,5 = 20 молей.
4
Количество атомов в образце меди рассчитайте по формуле: m*NA, где m – количество молей вещества, а NA – так называемое число Авогадро. Оно соответствует количеству мельчайших частиц вещества – атомов, ионов, молекул - в одном его моле и равно 6,022*10^23. В вашем случае речь идет об атомах. Умножив 20 на число Авогадро, получите ответ: 1,204*10^25 - столько атомов меди в образце.
5
Немного усложним задачу. Известно, что медь из-за своей мягкости и пластичности часто используется не в чистом виде, а как компонент сплавов с другими металлами, придающими ей твердость. Например, знаменитая бронза – сплав меди с оловом.
6
У вас есть бронзовая деталь, сделанная из сплава, в состав которого входит 20% олова и 80% меди. Вес детали – 1186 граммов. Сколько атомов она содержит? Прежде всего, найдите массы компонентов сплава:

1186* 0,2 = 237,2 грамма олова;

1186* 0,8 = 948,8 грамма меди.
7
С помощью Таблицы Менделеева найдите молярную массу олова – 118,6 грамм/моль. Следовательно, в сплаве содержится 237,2/118,6 = 2 моля олова. Значит, 948,8/63,5 = 14,94 моля меди. Для упрощения расчетов, можно принять количество меди за 15 молей, погрешность будет совсем небольшой.
8
Далее произведи вычисление по следующей формуле:

(15+2)*6,022*10^23 = 1,02*10^25.

Столько атомов содержится в имеющемся образце бронзы.

Совет 2: Где применяется число Авогадро

Закон Авогадро, открытый в 1811 году, является одним из основных положений химии идеальных газов. Он гласит: «В равных объемах идеальных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул».

Понятие и значение постоянной Авогадро



Физическая величина, равная количеству структурных элементов (которыми являются молекулы, атомы и т.п.) на один моль вещества, называется числом Авогадро. Официально принятое на сегодняшний день его значение составляет NA = 6,02214084(18)×1023 моль−1, оно было утверждено в 2010 году. В 2011 были опубликованы результаты новых исследований, они считаются более точными, но на данный момент официально не утверждены.

Закон Авогадро имеет огромное значение в развитии химии, он позволил вычислять вес тел, которые могут менять состояние, становясь газообразными или парообразными. Именно на основе закона Авогадро начала свое развитие атомно-молекулярная теория, следующая из кинетической теории газов.

Более того, с помощью закона Авогадро разработан способ получения молекулярной массы растворенных веществ. Для этого законы идеальных газов были распространены и на разбавленные растворы, взяв за основу мысль, что растворенное вещество распределится по объему растворителя, как газ распределяется в сосуде. Также закон Авогадро дал возможность определить истинные атомные массы целого ряда химических элементов.

Практическое использование числа Авогадро



Константа используется при расчетах химических формул и в процессе составления уравнений химических реакций. С помощью нее определяют относительные молекулярные массы газов и число молекул в одном моле любого вещества.

Через число Авогадро вычисляется универсальная газовая постоянная, она получается путем умножения этой константы на постоянную Больцмана. Кроме того, умножив число Авогадро и элементарный электрический заряд, можно получить постоянную Фарадея.

Использование следствий закона Авогадро



Первое следствие закона гласит: «Один моль газа (любого) при равных условиях будет занимать один объем». Таким образом, в нормальных условиях объем одного моля любого газа равен 22,4 литра (эта величина называется молярным объемом газа), а используя уравнение Менделеева-Клапейрона можно определить объем газа при любом давлении и температуре.

Второе следствие закона: «Молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа ко второму». Иными словами, при одинаковых условиях, зная отношение плотности двух газов, можно определить их молярные массы.

Во времена Авогадро его гипотеза была недоказуема теоретически, однако позволяла легко устанавливать экспериментальным путем состав молекул газа и определять их массу. Со временем под его эксперименты была подведена теоретическая база, и теперь число Авогадро находит применение в химии.
Видео по теме

Совет 3: Как вычислить массовую долю элемента в веществе

Массовая доля элемента в веществе – это одна из тем, которая входит в курс химии. Навыки и умения по определению этого параметра могут пригодиться при проверке знаний во время контрольных и самостоятельных работ, а также на ЕГЭ по химии.
Вам понадобится
  • - периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
Инструкция
1
Для того что рассчитать массовую долю, необходимо предварительно найдите относительную атомную массу (Ar) искомого элемента, а также относительную молекулярную массу (Mr) вещества. Далее примените формулу, по которой и определяется массовая доля элемента (W)W = Ar (х) / Mr х 100 %, в которойW - массовая доля элемента (измеряется в долях или %);Ar (х) - относительная атомная масса элемента;Mr - относительная молекулярная масса вещества.Для определения относительной атомной и молекулярной массы воспользуйтесь периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева. При вычислениях обязательно учитывайте число атомов каждого элемента.
2
Пример № 1. Определите массовую долю водорода в воде.Найдите по таблице Д.И. Менделеева относительную атомную массу водородаAr (H) = 1. Так как в формуле 2 атома водорода, следовательно, 2Ar (H) = 1 х 2 = 2Вычислите относительную молекулярную массу воды (H2O), которая складывается из 2 Ar (H) и 1 Ar (O).Mr (H2O) = 2Ar (H) + Ar (O)Ar (O) = 16, следовательноMr (H2O) = 1 х 2 + 16 = 18
3
Запишите общую формулу определения массовой доли элемента W = Ar (х) / Mr х 100 %Теперь запишите формулу, применительно к условию задачиW (H) = 2 Ar (H) / Mr (H2O) х 100 %Сделайте вычисленияW (H) = 2 / 18 х 100 % = 11,1 %
4
Пример № 2. Определите массовую долю кислорода в сульфате меди (CuSO4).Найдите по таблице Д.И. Менделеева относительную атомную массу кислородаAr (О) = 16. Так как в формуле 4 атома кислорода, следовательно, 4 Ar (О) = 4 х 16 = 64Вычислите относительную молекулярную массу сульфата меди (CuSO4), которая складывается из 1 Ar (Cu), 1 Ar (S) и 4 Ar (O).Mr (CuSO4) = Ar (Cu) + Ar (S) + 4 Ar (O).Ar (Cu) = 64 Ar (S) = 324 Ar (O) = 4 х 16 = 64, следовательноMr (CuSO4) = 64 + 32 + 64 = 160
5
Запишите общую формулу определения массовой доли элемента W = Ar (х) / Mr х 100 %Теперь запишите формулу, применительно к условию задачиW (О) = 4 Ar (О) / Mr (CuSO4) х 100 %Сделайте вычисленияW (О) = 64 / 160 х 100 % = 40 %
Источники:
  • массовая доля элемента в веществе

Совет 4: Как рассчитать количество вещества

Чтобы рассчитать количество вещества, узнайте его массу с помощью весов, выразите ее в граммах и поделите на молярную массу, которую можно найти с помощью таблицы Менделеева. Для определения количества вещества газа в нормальных условиях примените закон Авогадро. Если газ находится в других условиях, измерьте давление, объем и температуру газа, после чего рассчитайте количество вещества в нем.
Вам понадобится
  • Вам понадобятся весы, термометр, манометр, линейка или рулетка, периодическая таблица Менделеева.
Инструкция
1
Определение количества вещества в твердом теле или жидкости. Найдите массу исследуемого тела при помощи весов, выразите ее в граммах. Определите, из какого вещества состоит тело, затем с помощью периодической таблицы Менделеева найдите молярную массу вещества. Для этого найдите элементы, входящие в состав молекулы вещества из которого состоит тело. По таблице определите их атомные массы, если в таблице указывается дробное число, округлите его до целого. Найдите сумму масс всех атомов, входящих в молекулу вещества, получите молекулярную массу, которая численно равна молярной массе вещества в граммах на моль. После этого, измеренную ранее массу поделите на молярную массу. В результате получите количество вещества в молях (υ=m/M).
2
Количество вещества газа в нормальных условиях. Если газ находится нормальных условиях (0 градусов Цельсия и 760 мм рт. ст.), найдите его объем. Для этого измерьте объем помещения, баллона или сосуда, где он находится, поскольку газ занимает весь объем, ему предоставленный. Чтобы получить его значение измерьте геометрические размеры сосуда, где он находится с помощью рулетки и с помощью математических формул, найдите его объем. Наиболее типичным случаем является комната в форме параллелепипеда. Измерьте ее длину, ширину и высоту в метрах, затем перемножьте их и получите объем газа, который в ней находится в кубических метрах. Чтобы найти количество вещества газа, полученный объем поделите на число 0,0224 – молярный объем газа при нормальных условиях.
3
Количество вещества газа с произвольными параметрами. Измерьте давление газа манометром в паскалях, его температуру в кельвинах, для чего к градусам Цельсия, в которых измеряет термометр, прибавьте число 273. Определите также объем газа в кубических метрах. Чтобы найти количество вещества произведение давления и объема поделите на температуру и число 8,31 (универсальную газовую постоянную), υ=PV/(RT).
Видео по теме

Совет 5: Как рассчитать молекулярную массу

Для того чтобы найти молекулярную массу, найдите молярную массу вещества в граммах на моль, поскольку эти величины численно равны. Или найдите массу частиц молекулы в атомных единицах массы, сложите их значения и получите молекулярную массу. Для нахождения молекулярной массы газа можно воспользоваться уравнением Клапейрона-Менделеева.
Вам понадобится
  • Для расчетов понадобится периодическая таблица Менделеева, весы, термометр, манометр.
Инструкция
1
Расчет молекулярной массы с помощью таблицы Менделеева. Определите химическую формулу исследуемого вещества. В таблице Менделеева найдите химические элементы, из которых состоит молекула. В соотвествующих ячейках найдите их атомную массу. Если в таблице масса представлена дробным числом, округлите его до целого. Если в молекуле один и тот же элемент встречается несколько раз, умножьте его массу на количество вхождений. Сложите массы всех атомов. В результате получится молекулярная масса вещества.
2
Расчет молекулярной массы при переводе из граммов. Если дана масса одной молекулы в граммах, умножьте ее на постоянную Авогадро, которая равна 6,022•10^(23) 1/моль. Результатом будет молярная масса вещества в граммах на моль. Ее числовое значение совпадает с молекулярной массой в атомных единицах массы.
3
Расчет молекулярной массы произвольного газа.Возьмите баллон известного объема измеренного в кубических метрах, откачайте из него воздух и взвесьте на весах. Затем, закачайте в него газ, молекулярную массу которого нужно определить. Снова найдите массу баллона. Разность баллона с газом и пустого баллона будет равна массе газа, измерение проводите в граммах. Измерьте давление с помощью манометра (в паскалях) и температуру с помощью термометра, переведя ее в кельвины. Для этого, к полученным в результате измерения градусам Цельсия прибавьте число 273. Чтобы найти молярную массу газа, его массу умножьте на температуру и число 8,31 (универсальная газовая постоянная). Полученный результат последовательно поделите на значение давления газа и его объем M=m•8,31•T/(P•V). Этот показатель, выраженный в граммах на моль, численно равен молекулярной массе газа, выраженной в атомных единицах массы.
Видео по теме
Источники:
  • расчет молекулярной массы

Совет 6: Как вычислить молярную массу

Массы атомов или молекул чрезвычайно малы, поэтому в молекулярной физике вместо самих масс молекул и атомов прнято использовать по предложению Дальтона их относительные величины, сравнивая массу молекулы или атома с 1/12 частью массы атома углерода. Количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько их содержится в 12 граммах углерода, называется молем. Молярная масса вещества (М) - это масса одного моля. Молярная масса - величина скалярная, измеряется она в международной системе СИ в килогаммах, деленных на моль.
Инструкция
1
Чтобы рассчитать молярную массу достаточно знать две величины: массу вещества (m), выражаемую в килограмах, и и количество вещества (v), измеряемого в молях, подставив их в формулу: М=m/v.
Пример. Пусть надо определить молярную массу 100 г воды в 3 молях. Для этого следует сначала перевести массу воды в из граммов в килограммы - 100г=0,01кг. Далее подставить величины в формулу, для расчета молярной массы: М=m/v=0,01кг/3моль=0,003кг/моль.
2
Если в уравнение M=m/ ? подставить другое известное тождество: ?=N/Nа, где N-число молекул или атомов вещества, Nа- постоянная Авогадро, равная 6*10 в 23 степени, то молярная масса рассчитывается по другой формуле: М=m0*Nа. То есть есть еще одна формула для вычисления молярной массы.
Пример 2. Масса молекулы вещества равна 3*10(в минус 27 степени)кг. Найти Молярную массу вещества. Зная значение постоянного числа Авогадро, решить формулу: М=3*10(в минус 27 степени)кг*6*10 (в 23 степени)1/моль=18*10(в минус 4 степени)кг/моль.
Видео по теме
Источники:
  • Опыт работы учителем
Видео по теме
Полезный совет
«Атомная единица массы» - это масса 1/12 части атома углерода, принятая в качестве единицы измерения, «моль» - количество вещества, в котором содержится 6,022*10^23 мельчайших частиц этого вещества, «молярная масса» - масса 1 моля вещества. Следует помнить, что хотя молярная масса совпадает по величине с атомной массой, она измеряется в других величинах!
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше