Mỗi người đều biết rằng các cơ thể xung quanh chúng ta được tạo thành từ các nguyên tử và phân tử. Chúng có hình dạng và cấu trúc khác nhau. Khi giải các bài toán về hóa học và vật lý, người ta thường phải tìm khối lượng của phân tử. Trong bài viết này, hãy xem xét một số phương pháp lý thuyết để giải quyết vấn đề này.
Thông tin chung
Trước khi xem xét cách tìm khối lượng của phân tử, bạn nên làm quen với khái niệm này. Đây là một số ví dụ.
Phân tử thường được gọi là một tập hợp các nguyên tử liên kết với nhau bằng một hoặc một loại liên kết hóa học khác. Ngoài ra, chúng nên và có thể được coi là một tổng thể trong các quá trình vật lý và hóa học khác nhau. Những liên kết này có thể là ion, cộng hóa trị, kim loại hoặc van der Waals.
Phân tử nước hay còn gọi là nước có công thức hóa học là H2O. Nguyên tử oxy trong nó được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị có cực với hai nguyên tử hydro. Cấu trúc này quyết định nhiều tính chất vật lý và hóa học của nước lỏng, nước đá và hơi nước.
Khí thiên nhiên metan là một đại diện sáng giá khác của một chất phân tử. Các hạt của nó được hình thànhmột nguyên tử cacbon và bốn nguyên tử hydro (CH4). Trong không gian, các phân tử có hình dạng của một tứ diện với cacbon ở trung tâm.
Không khí là một hỗn hợp khí phức tạp, chủ yếu bao gồm các phân tử oxy O2và nitơ N2. Cả hai loại được kết nối với nhau bằng liên kết không phân cực cộng hóa trị đôi và ba mạnh, điều này làm cho chúng rất trơ về mặt hóa học.
Xác định khối lượng của phân tử thông qua khối lượng mol của nó
Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học chứa một lượng lớn thông tin, trong đó có đơn vị khối lượng nguyên tử (amu). Ví dụ, một nguyên tử hydro có amu là 1 và nguyên tử oxy là 16. Mỗi con số này cho biết khối lượng tính bằng gam mà một hệ chứa 1 mol nguyên tử của nguyên tố tương ứng sẽ có. Nhớ lại rằng đơn vị đo lượng chất 1 mol là số hạt trong hệ, tương ứng với số Avogadro NA, nó bằng 6,021023.
Khi xem xét một phân tử, họ sử dụng khái niệm không phải về amu, mà là về trọng lượng phân tử. Sau đó là một tổng đơn giản của a.m.u. cho các nguyên tử tạo nên phân tử. Ví dụ, khối lượng mol của H2O sẽ là 18 g / mol và đối với O232 g / mol. Có khái niệm chung, sau đó bạn có thể tiến hành tính toán.
Khối lượng mol M rất dễ sử dụng để tính khối lượng của phân tử m1. Để làm điều này, hãy sử dụng công thức đơn giản:
m1=M / NA.
Trong một số nhiệm vụcó thể cho trước khối lượng của hệ m và khối lượng vật chất trong hệ. Trong trường hợp này, khối lượng của một phân tử được tính như sau:
m1=m / (nNA).
Khílý
Khái niệm này được gọi là khí như vậy, các phân tử của chúng chuyển động ngẫu nhiên theo các hướng khác nhau với tốc độ cao, không tương tác với nhau. Khoảng cách giữa chúng vượt xa kích thước của chính chúng. Đối với mô hình như vậy, biểu thức sau là đúng:
PV=nRT.
Nó được gọi là định luật Mendeleev-Clapeyron. Như bạn thấy, phương trình liên hệ giữa áp suất P, thể tích V, nhiệt độ tuyệt đối T và lượng chất n. Trong công thức, R là hằng số khí, về mặt số học bằng 8,314. Định luật được viết ra được gọi là phổ quát vì nó không phụ thuộc vào thành phần hóa học của hệ.
Nếu biết ba thông số nhiệt động - T, P, V và giá trị m của hệ, thì khối lượng của một phân tử khí lý tưởng m1không khó xác định theo công thức sau:
m1=mRT / (NA PV).
Biểu thức này cũng có thể được viết dưới dạng mật độ khí ρ và hằng số Boltzmann kB:
m1=ρkB T / P.
Bài toán ví dụ
Người ta biết rằng khối lượng riêng của một số khí là 1,225 kg / m3ở áp suất khí quyển 101325 Pa và nhiệt độ 15oC. Khối lượng của một phân tử là gì? Bạn đang nói về khí gì vậy?
Bởi vì chúng ta được cung cấp áp suất, mật độ và nhiệt độhệ thống, sau đó bạn có thể sử dụng công thức thu được trong đoạn trước để xác định khối lượng của một phân tử. Chúng tôi có:
m1=ρkB T / P;
m1=1, 2251, 3810-23 288, 15/101325=4, 80710-26kg.
Để trả lời câu hỏi thứ hai của bài toán, chúng ta hãy tìm khối lượng mol M của khí:
M=m1 NA;
M=4,80710-26 6,021023=0,029 kg / mol.
Giá trị thu được của khối lượng mol tương ứng với không khí.
