Minden diák, aki gondosan tanulmányozta a periódusos rendszert, valószínűleg észrevette, hogy egy kémiai elem számán kívül az atom tömegére vonatkozó információkat is tartalmaz. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi az a moláris tömeg, és hol használják.
Mi az a vakond?
A "mi a moláris tömeg" kérdés megválaszolása előtt meg kell értenünk a kémiában olyan fontos mennyiséget, mint a mól.
A 19. században Amedeo Avogadro, gondosan tanulmányozva a Gay-Lussac törvényt az ideális gázokra egy izokhorikus folyamatban, arra a következtetésre jutott, hogy azonos körülmények között (hőmérséklet és nyomás) azonos mennyiségű különböző anyag azonos mennyiségben tartalmaz. atomok vagy molekulák. Avogadro elképzelései ellentmondtak a gáznemű anyagok kémiai szerkezetére és viselkedésére vonatkozó akkori elméleteknek, így csak fél évszázaddal később fogadták el őket.
A XX. század elején korszerűbb technológiák segítségével meg lehetett határozni a hidrogénmolekulák számát e gáz 2 grammjában. Ezt a mennyiséget ún"mol". Magát a kifejezést Wilhelm Ostwald vezette be, latinul "kupac", "fürt" a fordítása.
1971-ben a vakond az SI-rendszer 7 alapmértékegységének egyike lett. Jelenleg 1 mól alatt a szilícium atomok számát értjük, amely egy ideális 0,028085 kg tömegű gömbben található. Az 1 mólnak megfelelő részecskék számát Avogadro-számnak nevezzük. Ez körülbelül 6,021023.
Mi a moláris tömeg?
Most visszatérhetünk a cikk témájához. A mol és a moláris tömeg két egymással összefüggő mennyiség. A második bármely anyag egy móljának tömege. Nyilvánvalóan a kémiai elem típusa vagy egy adott gáz molekulájának összetétele közvetlenül meghatározza a moláris tömeget. E meghatározás szerint a következő kifejezés írható:
M=ma NA.
Ahol ma egy atom tömege, NA Avogadro száma. Azaz, hogy megkapjuk M értékét, meg kell szorozni egy részecske (molekula, atom, atomcsoport) tömegét az Avogadro-számmal.
Amint a cikk bevezetőjében megjegyeztük, a periódusos rendszer minden eleme információt tartalmaz az atomtömegéről. Ez a tömeg grammonként. Nyilvánvaló, hogy a kg/mol-ban kifejezett moláris tömeg meghatározásához a táblázatban szereplő értéket el kell osztani 1000-el. Például a 41-es nióbium esetében a 92,9-es számot látjuk, vagyis 1 mol atomjának tömege 92,9 gramm.
Hol használják az M-et a kémiában?
Most már tudommi a moláris tömeg, fontolja meg, hol használják a kémiában.
Az anyagmennyiség és a moláris tömeg fogalma fontos szerepet játszik a kémiai reakciók előkészítésében, mivel ezek csak szigorú reagensarány mellett mennek végbe. Például az alábbiakban látható a hidrogén égésének reakciója vízmolekula képződésével:
2H2+ O2=2H2O.
Látható, hogy 2 mol hidrogén, amelynek tömege 4 gramm, maradék nélkül reagál 1 mol 32 grammos oxigénnel. Ennek eredményeként 2 mol vízmolekula képződik, 36 grammos indikátorral. Ezekből az ábrákból jól látható, hogy a kémiai átalakulások során a tömeg megmarad. A valóságban a reaktánsok és a konverziós termékek tömege kissé eltér. Ez a kis különbség a reakció termikus hatásának köszönhető. A tömegkülönbség kiszámítható Einstein képletével a súly és az energia összefüggésére.
A kémiában a moláris tömeg fogalma is szorosan összefügg az azonos nevű koncentrációval. Általában a folyadékokban oldódó szilárd anyagokat az egy literben lévő mólok számával, azaz a moláris koncentrációval jellemezzük.
Fontos megérteni, hogy a vizsgált érték csak egy adott kémiai elemre vagy egy meghatározott vegyületre állandó, például H2 esetén 2 g/mol, és O 3 esetén - 48 g/mol. Ha az egyik vegyület értéke nagyobb, mint a másiké, akkor ez azt jelenti, hogy magának az első anyag elemi részecskéjének tömege nagyobb, mint a másodiké.
Gázok és moláris térfogatuk
A moláris tömeg az ideális fizikával is összefügggázok. Különösen a gázrendszer térfogatának meghatározott külső körülmények között történő meghatározásakor használják, ha ismert az anyag mennyisége.
Az ideális gázokat a Clapeyron-Mendeleev egyenlet írja le, amely így néz ki:
PV=nRT.
Itt n az anyag mennyisége, amely a moláris tömeghez kapcsolódik a következőképpen:
n=m / M.
Egy gáz térfogata meghatározható, ha ismert m, hőmérséklete és P nyomása, a következő képlettel:
V=mRT / (MP).
A moláris térfogat az, amely 0 oC-on és egy atmoszféra nyomáson 1 mol gázt foglal el. A fenti képletből kiszámolhatja ezt az értéket, ez 22,4 liter.
