Определение относительной плотности газов

Размеры и масса молекул

На электронных микрофотографиях крупных молекул можно рассмотреть отдельные атомы, но они настолько малы, что в обычный микроскоп не видны. Линейный размер частицы любого вещества, как и масса, — это постоянная характеристика. Диаметр молекулы зависит от радиусов образующих ее атомов, их взаимного притяжения. Размеры частиц меняются с увеличением числа протонов и энергетических уровней. Атом водорода — самый маленький по размерам, его радиус составляет всего 0,5 . 10 -8 см. Атом урана в три раза больше атома водорода. Настоящие «великаны» микромира — молекулы органических веществ. Так, линейный размер одной из протеиновых частиц равен 44 . 10 -8 см.

Подведем итог: масса молекул — это сумма масс атомов, входящих в их состав. Абсолютное значение в килограммах можно получить, умножив значение молекулярной массы, найденное в таблице Менделеева, на величину 1,66 . 10 -27 кг.

Молекулы ничтожно малы по сравнению с макротелами. Например, по своим размерам молекула воды Н 2 О уступает яблоку во столько же раз, во сколько раз этот фрукт меньше нашей планеты.

Главная » Мансардная » Что такое молекулярный вес. Формула молекулярной массы

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В задачах на сгорание количества веществ элементов, входящих в исследуемое вещество, определяют по объёмам и массам продуктов сгорания — углекислого газа, воды, азота и других. Остальное решение — такое же, как и в первом типе задач.

1. Пример 5. мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 5.

1. Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) —

   Тогда схема реакции сгорания выглядит так:

   Нетрудно заметить, что при сгорании моль алкана выделится моль углекислого газа.

   Количество вещества алкана находим по его объёму (не забудьте перевести миллилитры в литры!):

   моль.

2. При пропускании углекислого газа через известковую воду выпадает осадок карбоната кальция:

   Масса осадка карбоната кальция — г, молярная масса карбоната кальция г/моль.

   Значит, его количество вещества

   моль.

   Количество вещества углекислого газа тоже моль.

3. Количество углекислого газа в раза больше чем алкана, значит формула алкана .

Ответ:

1. Пример 6.
   Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна . При сжигании г этого соединения образуется л углекислого газа (н. у) и г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение примера 6.

Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов и, возможно, . Поэтому его общую формулу можно записать как .

1. Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов):

   Весь углерод из исходного вещества переходит в углекислый газ, а весь водород — в воду.

2. Находим количества веществ и , и определяем, сколько моль атомов и в них содержится:

   моль.

   На одну молекулу приходится один атом , значит, углерода столько же моль, сколько .

   моль

   моль.

   В одной молекуле воды содержатся два атома , значит количество водорода в два раза больше, чем воды.

   моль.

3. Проверяем наличие в веществе кислорода. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы и .

   г, г

   Масса всего вещества г.

   , т.е.в данном веществе нет атомов кислорода.

   Если бы кислород в данном веществе присутствовал, то по его массе можно было бы найти количество вещества и рассчитывать простейшую формулу, исходя из наличия трёх разных атомов.

4. Дальнейшие действия вам уже знакомы: поиск простейшей и истинной формул.

   Простейшая формула .

5. Истинную молярную массу ищем по относительной плотности газа по азоту (не забудьте, что азот состоит из двухатомных молекул и его молярная масса г/моль):

   г/моль.

   Истиная формула , её молярная масса .

   Истинная формула .

Ответ:

1. Пример 7.
   Определите молекулярную формулу вещества, при сгорании г которого образовалось г г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду — . Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 7.

1. Вещество содержит атомы и . Так как масса азота в продуктах сгорания не дана, её надо будет рассчитывать, исходя из массы всего органического вещества.
   Схема реакции горения:
2. Находим количества веществ и , и определяем, сколько моль атомов и в них содержится:
3. Находим массу азота в исходном веществе.

   Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы и .

   г,

   г

   Масса всего вещества г.

   г ,

   моль.

4. Простейшая формула —

   Истинная молярная масса

   г/моль.

   Она совпадает с молярной массой, рассчитанной для простейшей формулы. То есть это и есть истинная формула вещества.

Ответ:

1. Пример 8.
   Вещества содержит и . При сгорании г его выделилось г г , а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна г. Определить формулу вещества.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

Решение примера 8.

Формулу заданного вещества можно представить как При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

1. Находим количества веществ углекислого газа, воды и сульфата бария и соответствующих химических элементов из исследуемого вещества:

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

   моль.

2. Рассчитываем предполагаемую массу кислорода в исходном веществе:
3. Находим мольное соотношение элементов в веществе:

   Формула вещества

   Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу.

   Однако, полученная формула является истинной, поскольку при попытке удвоения этой формулы получается, что на 4 атома углерода, помимо серы и кислорода, приходится 12 атомов Н, а это невозможно.

Ответ:

к оглавлению ▴

Объемные отношения газов при химических реакциях

Вещество из жидкого или твердого переходит в газообразное агрегатное состояние при нагреве, примерами таких процессов являются:

• кипение жидкостей;
• возгонка твердых веществ (переход из твердого состояния сразу в газообразное).

В связи с тем, что расстояние между молекулами газов существенно превышает размеры самих молекул, объем, занимаемый газообразным веществом, является объемом свободного пространства между молекулами газа, перемещающимися хаотично. Величина этого пространства зависит от условий, при которых находится газ:

• температура;
• давление.

Данная характеристика практически равна для всех газов. При этом объемом, который занимают сами молекулы, допустимо пренебречь. Вывод из вышесказанного сформулирован в законе Авогадро.

Молярный объем газа определяют как отношение объема газа к его количеству:

Величина Vm определяется следующими факторами:

• температура;
• давление.

В качестве примера можно рассмотреть нагрев газов. В процессе повышения температуры происходит расширение газообразного вещества. Таким образом, при нагревании увеличивается молярный объем газа. По этой причине сравнение параметров каких-либо смесей газообразных веществ следует выполнять при одинаковых условиях, то есть одинаковой температуре и давлении. Эталонными являются нормальные условия:

Данное утверждение можно доказать практическим примером. Допустим, что имеются две порции неодинаковых газообразных веществ. Можно определить плотности этих газов:

В результате деления плотности первого газа на плотность второго получим выражение:

Относительная плотность газа D является безразмерной величиной. Зная эту характеристику и молярную массу одного газа, достаточно просто вычислить молярную массу другого газа:

При решении задач по химии нередко встречаются заданные относительные плотности неизвестного газа по азоту, кислороду и другим газам. В такой ситуации для определения молярной массы неизвестного газа нужно найти произведение относительной плотности и молярной массы соответственно азота (28 г/моль), кислорода (32 г/моль) и т. д.

Закон Авогадро нашел широкое применение в химических расчетах. В связи с тем, что в случае газов объемы пропорциональны количествам (моль) веществ, коэффициенты в уравнении реакции между газообразными веществами, которые отражают численное соотношение реагирующих веществ, пропорциональны объемам взаимодействующих газов. Таким образом, объемы требуется измерять в одинаковых условиях.

В качестве примера можно рассмотреть пару колб, объем которых равен . Одну емкость наполнили азотом, а другую — метаном. В колбах поддерживаются одинаковые значения температуры и давления. При смешивании содержимого данных колб получится смесь, которая в аналогичных условиях занимает объем 

Состав смеси газов в распространенных случаях записывают в объемных долях. Для обозначения объемной доли принято использовать греческую букву . Параметр определяют, как отношение объема данного газа к объему смеси.

Применимо к рассмотренному ранее примеру, объемная доля азота в полученной смеси составит:

Измерение объема газа

Для определения плотности газа по формуле, необходимо знать его объем. Измерение объема газа может быть выполнено с помощью различных методов, включая:

1. Метод контроля давления

Для использования этого метода необходимы измерительные приборы, такие как манометр и барометр. Первоначально, необходимо измерить атмосферное давление (P) с помощью барометра. Затем, при помощи манометра, измерить вскрытое давление газа в контролируемой среде (P). С помощью формулы P = P + ρgh, где ρ — плотность газа, g — ускорение свободного падения, h — высота колонки газа, можно вычислить плотность газа.

2. Метод использования градуированной колбы

В этом методе газ помещают в градуированную колбу с известным объемом, например, 100 мл. После заполнения колбы газом, его повторные измерения выполняются путем сравнения изменения уровня воды в колбе перед и после заполнения. Измерив разницу в уровне воды и зная изначальный объем колбы, можно вычислить объем газа.

3. Метод использования газовой трубки

В этом методе используются газовая трубка, компрессор и другие инструменты. Газовая трубка помещается в воду и заполняется газом. После этого объем газа можно измерить путем замера уровня воды в трубке. Используя формулу объема газа V = Ah, где A — площадь поперечного сечения трубки, h — изменение уровня воды, можно вычислить объем газа.

Измерение объема газа является неотъемлемой частью процесса определения плотности газа по водороду. Правильное выполнение этих методов позволяет получить достоверные результаты и точно определить плотность газа.

Состав и физико-химические свойства природных газов. Классификация природных газов

Природные газы, добываемые из чисто
газовых, нефтяных и газоконденсатных
месторождений, состоят из углеводородов
гомологического ряда метана (С n Н 2n+2), а также неуглеводородных
компонентов: азота (N 2),
углекислого газа (СО 2), сероводорода
(H 2 S),
редкоземельных (инертных) газов (гелия,
аргона, криптона, ксенона), ртути. Число
углеродных атомов n в молекуле углеводородов
может достигать 17 и более.

Метан
(СН 4),
этан (С 2 Н 6)
и этилен (С 2 Н 4)
при нормальных условиях (Р = 0,1 МПа и T =
273 К) являются реальными газами. Пропан
(С 3 Н 8),
пропилен (С 3 Н 6),
изобутан (i-C 4 H 10),
нормальный бутан (n-С 4 Н 10),
бутилены C 4 Н
при атмосферных условиях находятся в
парообразном (газообразном) состоянии,
при повышенных давлениях — в жидком. Они
входят в состав жидких (сжижаемых,
сжиженных) углеводородных газов.

Углеводороды, начиная с изопентана
(i-C 5 H 12)
и более тяжелые (17 > n > 5) при атмосферных
условиях находятся в жидком состоянии.
Они входят в состав бензиновой фракции.
Углеводороды, молекула которых состоит
из 18 и более атомов углерода (отC 18 H 38),
расположенных в одну цепочку, при
атмосферных условиях находятся в твердом
состоянии.

Природные газы подразделяются на три
группы:

1. Сухой газ, свободный от тяжелых
углеводородов, добываемый из чисто
газовых месторождений.

2. Смесь сухого газа, пропанобутановой
фракции (сжиженного газа) и газового
бензина, добываемые вместе с нефтью.

3. Сухой газ и жидкий углеводородный
конденсат, добываемые из газоконденсатных
месторождений.

Углеводородный конденсат состоит из
большого числа тяжелых углеводородов,
из которых можно выделить бензиновые,
лигроиновые, керосиновые, а иногда и
более тяжелые маслянистые фракции.

Следует отметить, что в промышленности
используются искусственные газы,
полученные из твердых топлив (горючие
сланцы, бурый уголь и пр.).

Представления Ломоносова о «корпускулах»

Предположение о дискретном высказывали ученые Древней Греции. Тогда же было дано название «атом» мельчайшей неделимой частице тел, «кирпичику» мироздания. Великий русский исследователь М. В. Ломоносов писал о ничтожно малой, неделимой физическими способами частице строения вещества — корпускуле. Позже в трудах других ученых она получила название «молекула».

Масса молекулы, а также ее размеры, определяются свойствами составляющих ее атомов. Долгое время ученым не удавалось заглянуть вглубь микромира, что тормозило развитие химии и физики. Ломоносов неоднократно призывал коллег изучать и в своей работе опираться на точные количественные данные — «меру и вес». Благодаря работам русского химика и физика были заложены основы учения о строении вещества, ставшие составной частью стройной атомно-молекулярной теории.

Количественные расчёты в химии

Количественные расчеты в химии ведут по формулам веществ (чтобы найти количественный состав сложного вещества, массовые доли элементов в нём) и уравнениям реакций (чтобы определить мольные, массовые и объёмные отношения между реагентами и продуктами). Такие расчеты называют стехиометрическими.

Относительная атомная масса

Атомы элементов характеризуются определённой (только им присущей) массой. Например, масса

атома Н равна 1,67 · 10−23 г,

атома С − 1,995 · 10−23 г,

атома О − 2,66 · 10−23 г.

Пользоваться такими малыми значениями неудобно, поэтому введено понятие об относительной атомной массе А_r — отношении массы атома данного элемента к атомной единице массы (1,6605 · 10−24 г).

Значения А_r элементов обычно бывают приведены в Периодической системе или собраны в отдельной таблице.

Относительная молекулярная масса. Количество вещества. Число Авогадро

Значения относительной молекулярной массы рассчитываются из значений относительной атомной массы с учётом числа атомов каждого элемента в формульной единице сложного вещества. Атомы и молекулы — частицы чрезвычайно малые, поэтому порции веществ, которые берутся для химических реакций, характеризуются физическими величинами, соответствующими большому числу частиц.

Установлено, что

12 г углерода (в виде графита или алмаза) содержат 6,02 · 1023 атомов С (А_r = 12),
28 г азота N₂ содержат то же число молекул N₂ (M_r = 28),
18 г H₂O — то же число молекул H₂O (M_r = 18) и т.д.

Количество вещества В (углерод C, азот N₂, вода H₂O), содержащее 6,02 · 1023 частиц и обозначаемое n_В, составляет 1 моль.

Количество вещества — это физическая величина, прямо пропорциональная числу частиц, составляющих данное вещество и входящих во взятую порцию этого вещества.

Единица количества вещества — моль — отвечает такому количеству вещества, которое содержит 6,02 · 1023 частиц этого вещества (число Авогадро). Если числу Авогадро приписать единицу измерения моль−1, то получится физическая константа — постоянная Авогадро (обозначение N_А):N_А = 6,02 · 1023 моль−1

Молярная масса

Количество вещества 1 моль, то есть порция, обязательно содержащая 6,02 . 1023 частиц, обладает определенной массой, характерной для данного вещества — молярной массой (обозначение М).

Молярную массу вещества В можно определить как отношение массы данной порции вещества m_В к количеству вещества n_В в этой порции:М_В = m_B/n_B

Единица измерения молярной массы: г/моль.

Массовая доля элемента в сложном веществе

По известной химической формуле сложного вещества определяют массовые доли элементов, входящих в это вещество. Массовая доля элемента (w_Э) в общей массе сложного вещества — это отношение массы, приходящейся на этот элемент (то есть массы части), к массе всего вещества (то есть к массе целого):w_Э = m_Э/m_вещ

Массовая доля элемента — это доля от единицы или от 100%. В сложном веществе w_Э всегда меньше единицы (или меньше 100%).

Например, для воды H₂O

w_H = 0,11 (11%) и

w_O = 0,89 (89%).

Сумма массовых долей элементов, входящих в сложное вещество, равна 1 (100%).

Закон Авогадро. Молярный объем газа. Относительная плотность газа

В химических расчетах массу газообразных реагентов и продуктов часто заменяют их объёмами.

Основной газовый закон — закон Авогадро (был высказан как гипотеза в 1811 г. итальянским физикохимиком А. Авогадро и интерпретирован с точки зрения атомно-молекулярного учения в 1858 г. итальянским химиком С. Канниццаро):

Первое следствие из закона Авогадро:При одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объёмы.

В частности, при нормальных условиях (н. у.) — температуре Т = 273,15 K (0 °С) и давлении р = 1,01325 · 105 Па (1 атм, 760 мм. рт. ст.) — 1 моль любого газа (близкого по свойствам к идеальному газу), занимает объём 22,4 л.

Эта физическая постоянная — молярный объём газа при нормальных условиях.

Молярный объём газа V_M равен отношению объёма порции газа В (V_B) к количеству вещества в этой порции (n_B):

V_M = V_B / n_B

Единица измерения молярного объёма газа: л/моль. При нормальных условиях V_M = 22,4 л/моль.

Из определения для V_M следует, что V_B = V_Mn_B = (V_Bm_B) / M_B

Это выражение позволяет рассчитывать по массе газа его объем.

Второе следствие из закона Авогадро:
Молярная масса вещества в газообразном состоянии равна его удвоенной относительной плотности по водороду: M_B = M(H₂) · D(H₂) = 2D(H₂)

Аналогичным образом, с учетом средней молярной массы воздуха M_возд = 29 г/моль:M_B = M_возд · D_возд = 29D_возд

Относительная плотность по водороду D(H₂), по воздуху D_возд и по любому другому газу определяется экспериментально, что позволяет рассчитать молекулярную массу газа.

Моль. Закон Авогадро. Молярный объем газа

Моль (n) — кол-во вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов содержится в 12 г (0,012 кг) изотопа углерода 12С 1моль вещества содержит 6,02*1023 структурных единиц (число Авогадро , NА)

Формулы, отражающие взаимосвязь объема вещества, его массы и молекулярной массы.

Где m-масса,M-молярная масса, V- объем.

4. Закон Авогадро. Установлен итальянским физиком Авогадро в 1811 г. Одинаковые объемы любых газов, отобранные при одной температуре и одинаковом давлении, содержат одно и тоже число молекул.

Таким образом, можно сформулировать понятие количества вещества: 1 моль вещества содержит число частиц, равное 6,02*1023 (называемое постоянной Авогадро)

Следствием этого закона является то, что 1 моль любого газа занимает при нормальных условиях (Р0 =101,3кПа и Т0=298К) объём, равный 22,4л.

5. Закон Бойля-Мариотта

При постоянной температуре объем данного количества газа обратно пропорционален давлению, под которым он находится:

PV = const.

6. Закон Гей-Люссака

При постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре:

V/T = const.

7. Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить объединенным законом Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, которым пользуются для приведения объемов газа от одних условий к другим :

Обратите внимание

P0, V0 ,T0-давление объема и температуры при нормальных условиях: P0=760 мм рт. ст. или 101,3 кПа ; T0=273 К (00С)

8. Независимая оценка значения молекулярноймассы М может быть выполнена с использованием так называемого уравнения состояния идеального газа или уравнения Клапейро­на-Менделеева

pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)

где р — давление газа в замкнутой системе, V — объем си­стемы, т — масса газа, Т — абсолютная температура, R —универсальная газовая постоянная.

Отметим, что значение постоянной R может быть получе­но подстановкой величин, характеризующих один моль газа при н.у., в уравнение (1.1):

r = (р V)/( Т)=(101,325кПа 22.4л)/(1 моль 273К)=8.31Дж/моль.К)

Примеры решения задач

Пример 1. Приведение объема газа к нормальным условиям.

Решение.

Для приведения объема газа к нормальным условиям пользуются общей формулой, объединяющей законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

pV/T = p0V0/T0.

Объем газа (н.у.) равен, где Т0 = 273 К; р0 = 1,013×105 Па; Т = 273 + 50 = 323 К;

м3 = 0,32×10-3 м3.

При (н.у.) газ занимает объем, равный 0,32×10-3 м3.

Пример 2. Вычисление относительной плотности газа по его молекулярной массе.

Вычислите плотность этана С2Н6 по водороду и воздуху.

Решение.

Из закона Авогадро вытекает, что относительная плотность одного газа по другому равна отношению молекулярных масс (Мч) этих газов, т.е. D=М1/М2. Если М1 С2Н6 = 30, М2 Н2 = 2, средняя молекулярная масса воздуха равна 29, то относительная плотность этана по водороду равна DН2 = 30/2 =15.

Относительная плотность этана по воздуху: Dвозд = 30/29 = 1,03, т.е. этан в 15 раз тяжелее водорода и в 1,03 раза тяжелее воздуха.

Пример 3. Определение средней молекулярной массы смеси газов по относительной плотности.

Вычислите среднюю молекулярную массу смеси газов, состоящей из 80 % метана и 20 % кислорода (по объему), используя значения относительной плотности этих газов по водороду.

Решение.

Часто вычисления производят по правилу смешения, которое заключается в том, что отношение объемов газов в двухкомпонентной газовой смеси обратно пропорционально разностям между плотностью смеси и плотностями газов, составляющих эту смесь. Обозначим относительную плотность газовой смеси по водороду через DН2. она будет больше плотности метана, но меньше плотности кислорода:

;;

80DН2 – 640 = 320 – 20DН2 ; DН2 = 9,6.

Плотность этой смеси газов по водороду равна 9,6. средняя молекулярная масса газовой смеси МН2 = 2DН2 = 9,6×2 = 19,2.

Пример 4. Вычисление молярной массы газа.

Важно

Масса0,327×10-3 м3 газа при 130С и давлении 1,040×105 Па равна 0,828×10-3 кг. Вычислите молярную массу газа.

Решение.

Вычислить молярную массу газа можно, используя уравнение Менделеева-Клапейрона:

,

где m – масса газа; М – молярная масса газа; R – молярная (универсальная) газовая постоянная, значение которой определяется принятыми единицами измерения.

Если давление измерять в Па, а объем в м3, то R=8,3144×103 Дж/(кмоль×К).

Моль вещества

Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.

Относительная молекулярная масса
(или относительная атомная масса
) вещества М r
– это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

М r = (m 0) : (m 0C / 12)

где m 0
– масса молекулы (или атома) данного вещества, m 0C
– масса атома углерода.

Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.

Атомная единица массы
– это 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10 -27 кг, то есть

1 а.е.м. = 1,660 * 10 -27 кг

Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса
, которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).

Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:

m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 кг

Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н 2 О) будет равна:

m 0Н2О = 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10 -27 кг

Моль
равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С 12 . То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества
.

Однородные и неоднородные тела

Записанная выше формула плотности соответствует так называемой средней ρ для рассматриваемого тела. Если же выделить в нем некоторый небольшой объем, то рассчитанная величина ρi может сильно отличаться от предыдущего значения. Связан этот факт с наличием неоднородного распределения массы по объему. В таком случае плотность ρi называют локальной.

Рассматривая вопрос неоднородного распределения вещества, представляется интересным пояснить один момент. Когда мы начинаем рассматривать элементарный объем близкий к атомным масштабам, то нарушается понятие непрерывности среды, а значит, использовать характеристику локальной плотности не имеет никакого смысла. Известно, что практически вся масса атома сконцентрирована в его ядре, радиус которого составляет порядка 10-13 метра. Плотность ядра оценивают огромной цифрой. Это 2,3 * 1017 кг/м3.

Итоги

Молекулярная масса газообразных веществ важна для определения количества вещества. А если исследователь знает количество вещества того или иного газа, он может определить массу или объем такого газа. Для одной и той же порции газообразного вещества одновременно выполняются условия:

ν = m/ M ν= V/ V m.

Если убрать постоянную ν, можно уравнять эти два выражения:

Так можно вычислить массу одной порции вещества и его объем, а также становится известной молекулярная масса исследуемого вещества. Применяя эту формулу, можно легко вычислить соотношение объем-масса. При приведении данной формулы к виду M= m V m /V станет известна молярная масса искомого соединения. Для того чтобы вычислить это значение, достаточно узнать массу и объем исследуемого газа.

Следует помнить, что строгое соответствие реальной молекулярной массы вещества к той, что найдена по формуле, невозможно. Любой газ содержит массу примесей и добавок, которые вносят определенные изменения в его структуру и влияют на определение его массы. Но эти колебания вносят изменения в третью или четвертую цифру после запятой в найденном результате. Поэтому для школьных задач и экспериментов найденные результаты вполне правдоподобны.

Состав веществ сложный, хотя образованы они крохотными частицами — атомами, молекулами, ионами. многие жидкости и газы, а также некоторые твердые тела. Из атомов и заряженных ионов состоят металлы, многие соли. Все частицы обладают массой, даже самая крохотная если выразить ее в килограммах, получает очень маленькое значение. Например, m (Н 2 О) = 30 . 10 -27 кг. Такие важнейшие характеристики вещества, как масса и размеры микрочастиц, издавна изучают физики и химики. Основы были заложены в трудах Михаила Ломоносова и Рассмотрим, как изменились с тех пор взгляды на микромир.