Вода масса одной молекулы

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

Молярная масса воды

Молярная масса воды

Вода – это наиболее распространенное вещество в природе. Она представляет собой термодинамически устойчивое соединение, способное находиться сразу в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом (лед) и газообразном (водяной пар), каждое из которых определяется температурой и давлением (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма состояния воды.

Кривая АО соответствует равновесию в системе лед-пар, DO – равновесию в системе переохлажденная вода-пар, кривая OC – равновесию в системе вода-пар, а кривая OB – равновесию в системе лед-вода. В точке О все кривые пересекаются. Эта точка называется тройной точкой и отвечает равновесию в системе лед-вода-пар.

Брутто-формула воды – H₂O. Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Mr(H₂O) = 2×1 + 16 = 2 + 16 = 18.

Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M_r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:

Это означает, что молярная масса воды равна 18 г/моль.

Примеры решения задач

Задание	Рассчитайте массовую долю элементов в следующих молекулах: а) воды (H2O); б) серной кислоты (H2SO4).
Ответ	Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Рассчитаем массовые доли каждого из элементов, входящих в состав указанных соединений.

а) Найдем молекулярную массу воды:

Mr (H₂O) = 2×1,00794 + 15,9994 = 2,01588 + 15,9994 = 18,0159.

Известно, что M = Mr, значит M(H₂O) = 32,2529 г/моль. Тогда массовые доли кислорода и водорода будут равны:

ω (H) = 2 × Ar (H) / M (H₂O) × 100%;

ω (H) = 2 × 1,00794 / 18,0159 × 100%;

ω (H) = 2,01588 / 18,0159× 100% = 11,19%.

ω (O) = Ar (O) / M (H₂O) × 100%;

ω (O) = 15,9994 / 18,0159× 100% = 88,81%.

б) Найдем молекулярную серной кислоты:

Mr (H₂SO₄) = 2×1,00794 + 32,066 + 4×15,9994 = 2,01588 + + 32,066 + 63,9976;

Известно, что M = Mr, значит M(H₂SO₄) = 98,079 г/моль. Тогда массовые доли кислорода, серы и водорода будут равны:

ω (H) = 2 × 1,00794 / 98,079 × 100%;

ω (H) = 2,01588 / 98,079× 100% = 2,06%.

ω (S) = 32,066 / 98,079× 100% = 32,69%.

ω (O) = 4×15,9994 / 98,079× 100% = 63,9976/ 98,079× 100% = 65,25%

Задание	Вычислите, где каком из соединений массовая доля (в %) элемента водорода больше: в метане (CH4) или сероводороде (H2S)?
Решение	Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Рассчитаем массовую долю каждого элемента водорода в каждом из предложенных соединений (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел).

Найдем молекулярную массу метана:

Mr (CH₄) = 4×1+ 12 = 4 + 12 = 16.

Известно, что M = Mr, значит M(CH₄) = 16 г/моль. Тогда массовая доля водорода в метане будет равна:

ω (H) = 4 × Ar (H) / M (CH₄) × 100%;

ω (H) = 4 × 1 / 16 × 100%;

ω (H) = 4/ 16 × 100% = 25%.

Найдем молекулярную массу сероводорода:

Mr (H₂S) = 2×1+ 32 = 2 + 32 = 34.

Известно, что M = Mr, значит M(H₂S) = 34 г/моль. Тогда массовая доля водорода в сероводороде будет равна:

ω (H) = 2 × Ar (H) / M (H₂S) × 100%;

ω (H) = 2 × 1 / 34 × 100%;

ω (H) =2/ 34 × 100% = 5,88%.

Таким образом, массовая доля водорода больше в метане, поскольку 25 > 5,88.

Ответ Массовая доля водорода больше в метане (25%)

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Сколько весит молекула?

Если вы хотите узнать точный вес молекулы, мы на этой странице дадим такой ответ. Молекула, по своей сути, есть ничто иное, как нейтральная частица, электрически заряженная. Образована она с помощью атомов, связанных между собою ковалентными связями.

В физике, как правило, к молекулам относят одноатомные молекулы, другими словами, свободные атомы.
Но тем не менее, совмещение таких понятий как «атом» и молекула» будет идти в разрез в соответствии с атомно-молекулярным учением, по которому молекула имеет свое происхождение из атома.

Молекула, соответствуя законом химии, не может происходить из одного атома. Принято считать, что молекулы по-своему состоянию нейтральны, и не могут нести неспаренных электронов. Молекулы, имеющие определенный заряд, получили название ионов. Молекулы, которые имеют мультиплетность, не соответствующую единице, принято называть — радикалами.

Молекулы, к свойствам которых можно отнести, большую молекулярную масса, структурой которой является низкомолекулярные фрагменты, имеют название макромолекул. Если же взглянуть на обычную молекулу, через призму квантовой механики, она представляет собой ничто иное, как совокупность электронов и атомных ядер, находящихся в постоянном взаимодействии друг с другом.

Физические свойства определенного вещества, напрямую зависят от строения молекул. В качестве примера, к веществам, которые сохраняют свойства своего молекулярного строения в твердом состоянии, можно отнести воду и ряд других подобных веществ, в том числе органических. Им присуще иметь следующие параметры, такие как, довольно низкая температура кипения и плавления. Подавляющее множество твердых, неорганических веществ, состоят из других компонентов, таких как, ионы и атомы и находятся в виде макротел. Для того, чтобы выразить состав молекул, входящих в сложное вещество, принято использовать химические формулы.

Массу одной молекулы воды:

1. Находим молекулярную массу воды: 16*1+1*2=18

2. Молярная масса = 18 г/моль

3. Масса 1 моля воды = 18 г

4. В 1 моле вещества содержится число Авогадро молекул 6,022*10 в 23 степени.

5. Чтобы найти массу одной молекулы, надо молярную массу разделить на число Авогадро, приблизительно будет 2,99*10 в минус 23 степени грамма.

Ответ: масса одной молекулы воды 2,99*10 в минус 23 степени грамма.

Видео по теме:

Источник

Молекулярная масса

п.1. Относительная атомная и молекулярная масса

Массы атомов и молекул, из которых состоят вещества, очень малы. Поэтому их чаще измеряют не в килограммах, а используют внесистемную единицу – атомную единицу массы.

Относительную атомную массу проще всего найти, пользуясь таблицей Менделеева.

Например:
\(A_r(\mathrm)=1,00797\ \text<а. е. м>\) – относительная атомная масса водорода
\(A_r(\mathrm)=12,01115\ \text<а. е. м>\) – относительная атомная масса углерода
\(A_r(\mathrm)=14,0067\ \text<а. е. м>\) – относительная атомная масса азота
\(A_r(\mathrm)=15,9994\ \text<а. е. м>\) – относительная атомная масса кислорода

На практике при решении учебных задач относительные атомные массы округляют и единицу измерения а.е.м. не пишут.

Например: $$ A_r(\mathrm)=1,\ A_r(\mathrm)=12,\ A_r(\mathrm)=14,\ A_r(\mathrm)=16 $$

Например:
Найдем относительную молекулярную массу молекулы воды \(\mathrm\), которая состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода $$ M_r(\mathrm)=2A_r(\mathrm)+A_r(\mathrm)=2\cdot 1+16=18 $$

Например:
Масса молекулы водорода $$ m(\mathrm)=\approx 1,66\cdot 10^<-27>\cdot 18\approx 2,99\cdot 10^<-26>\ (\text<кг>) $$

п.2. Количество вещества. Постоянная Авогадро

Например:
В 5 молях углерода будет содержаться \(N=5\cdot N_A\approx 6,022\cdot 10^<23>\approx 3,01\cdot 10^<24>\) атомов углерода. Причём, всё равно, будут ли эти атомы углерода образовывать уголь, графит или алмаз.

Аналогично, в 5 молях воды будет \(N=5\cdot N_A\approx 3,01\cdot 10^<24>\) молекул воды. Причём, независимо от того, в каком агрегатном состоянии находится вода: в виде пара, жидкости или льда.

Т.е., «количество вещества» всегда говорит нам о «количестве частиц», независимо от других параметров.

п.3. Молярная масса

Например:
Найдем молярную массу этилового спирта \begin A_r(\mathrm)=12,\ A_r(\mathrm)=1,\ A_r(\mathrm)=16\\ M_r(\mathrm)= 2A_r(\mathrm)+6A_r(\mathrm) +A_r(\mathrm)=2\cdot 12+6\cdot 1+16=46\\ \mu(\mathrm)=46\cdot 10^<-3>\frac<\text<кг>><\text<моль>> \end

п.4. Молярный объем

Это свойство газов часто используется при изучении различных веществ и явлений в физике и химии.

п.5. Задачи

Задача 1. Масса кристалла серы равна 16 г. Сколько молекул серы \(\mathrm\) содержится в этом кристалле? (Ответ округлите до двух значащих цифр).

Относительная молекулярная масса одной молекулы $$ M_r=8\cdot A_r=8\cdot 32=256 $$ Молярная масса $$ \mu=256\cdot 10^<-3>\frac<\text<кг>><\text<моль>> $$ Количество вещества в кристалле серы: $$ \nu=\frac=\frac <\mu>$$ Количество молекул в кристалле серы: $$ N=\frac<\mu>N_A $$ $$ N=\frac<1,6\cdot 10^<-3>><256\cdot 10^<-3>>\cdot 6,022\cdot 10^<23>\approx 3,8\cdot 10^ <22>$$ Ответ: \(3,8\cdot 10^<22>\)

Задача 2*. В кислородном генераторе на космическом корабле было получено 1,6 кг кислорода \(\mathrm\). Одному космонавту по норме требуется 600 литров кислорода в сутки. Считая условия для газа приблизительно нормальными, определите, на сколько часов космонавту хватит полученного кислорода.

Относительная молекулярная масса молекулы кислорода $$ M_r=2\cdot A_r=32 $$ Молярная масса кислорода $$ \mu=32\cdot 10^<-3>\frac<\text<кг>><\text<моль>> $$ Количество вещества в полученном кислороде $$ \nu=\frac<\nu>=\frac> $$ Объем полученного кислорода $$ V=\frac<\mu>=V_ <\mu>$$ Количество часов для дыхания одного человека \begin t=\frac=\frac<\mu>\frac>\\[6pt] t=\frac<1,6\ \text<кг>><32\cdot 10^<-3>\ \text<кг/моль>>\cdot \frac<22,4\ \text<л/моль>><25\ \text<л/ч>>=44,8\ \text <ч>\end Ответ: 44,8 ч.

Источник

Физика. 10 класс

§ 2. Масса и размеры молекул. Количество вещества

В 1,0 см 3 любого газа, находящегося при нормальных условиях (температура t₀ = 0,0 °С, давление р₀ = 1,0 · 10 5 Па), содержится 2,7 · 10 19 молекул. Чтобы представить, насколько велико это число, предположим, что из отверстия в ампуле вместимостью V = 1,0 см 3 ежесекундно вылетает 100 молекул. Тогда, для того чтобы все молекулы вылетели из ампулы, потребуется 8,6 млрд лет, т. е. промежуток времени, сравнимый с возрастом Вселенной (12–15 млрд лет). Такое огромное число молекул в веществе свидетельствует о том, что их размеры очень малы. Каковы же размеры и масса частиц вещества? Как определить число атомов в любом макроскопическом теле?

Молекулярно-кинетическая теория предоставляет возможность оценить массу и размеры частиц, образующих макроскопические тела. Молекулы, как и атомы, не имеют чётких границ. Если представить молекулу в виде шарика, то её радиус имеет значение от 0,1 нм у простейших до 100 нм у сложных молекул, состоящих из нескольких тысяч атомов. Например, оценочный диаметр молекулы водорода составляет 0,2 нм, а диаметр молекулы воды — 0,3 нм. При таких размерах число частиц в веществе очень велико. Например, в одном грамме воды содержится 3,3 · 10 22 молекул.

Размеры и масса молекулы возрастают с увеличением числа атомов, которые входят в её состав. Атомы и молекулы (кроме многоатомных молекул органических веществ) имеют массу порядка 10 –26 кг. Из-за малых значений выражать массы атомов и молекул в килограммах (кг) неудобно. Поэтому для измерения масс атомов и молекул в химии и физике используют атомную единицу массы (а. е. м.). Атомную единицу массы выражают через массу изотопа углерода :

Массу молекулы (или атома), выраженную в атомных единицах массы, называют относительной молекулярной массой M_r (или относительной атомной массой A_r). Относительная молекулярная (или атомная) масса M_r показывает, во сколько раз масса m₀ молекулы (или атома) больше атомной единицы массы:

В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева (см. форзац 2) возле символов элементов указаны и их относительные атомные массы. В большинстве случаев при проведении расчётов значение относительной атомной массы округляют до целого числа, используя правила приближённых вычислений. Так, например, относительная атомная масса водорода равна 1, кислорода — 16, азота — 14.

Количество вещества, содержащегося в макроскопическом теле, определяют числом частиц в нём. Приведённые выше примеры показывают, насколько велико это число. Поэтому при расчётах принято использовать не абсолютное число частиц вещества, а относительное:

т. е. количество вещества ν определяют отношением числа частиц N этого вещества к постоянной Авогадро N_A.

Основной единицей количества вещества в СИ является 1 моль (моль). 1 моль равен количеству вещества, содержащему столько же частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода . Значит, в одном моле любого вещества находится одинаковое число атомов или молекул. Это число частиц обозначили N_A и назвали постоянной Авогадро в честь итальянского учёного Амедео Авогадро (1776 – 1856). Постоянная Авогадро является одной из фундаментальных физических постоянных, её значение

В молекулярно-кинетической теории наряду с относительной молекулярной (или атомной) массой используют м олярную массу M — массу вещества, взятого в количестве ν = 1 моль. Молярную массу M определяют отношением массы m вещества к его количеству ν:

Основной единицей молярной массы в СИ является килограмм на моль . Молярная масса вещества связана с его относительной молекулярной массой следующим соотношением:

Молярную массу вещества также можно вычислить по формуле

С учётом того, что , получим формулу для расчёта числа молекул в данном веществе:

1. Во сколько раз число молекул водорода, взятого в количестве ν_в = 8 моль, больше числа молекул азота, количество вещества которого ν_а = 4 моль?

2. Используя выражение , рассчитайте число молекул в одном грамме воды и убедитесь в справедливости приведённого в начале параграфа значения.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Формула	Физические величины, входящие в формулу	Единицы физических величин
ν — количество вещества N — число частиц вещества NA — постоянная Авогадро	моль — моль –1
М — молярная масса
m — масса вещества m0 — масса молекулы вещества	кг кг
NA = 6,022·10 23 моль –1

1. В каких единицах измеряют массы атомов и молекул?

2. Что такое количество вещества? Назовите единицу этой физической величины.

3. Что такое постоянная Авогадро?

4. Что называют молярной массой вещества?

5. Объясните, почему количество вещества ν, его масса m и молярная масса М связаны соотношением .

6. Докажите, что молярную массу М можно связать с относительной молекулярной (атомной) массой М_r вещества соотношением .

7. Докажите, что концентрацию частиц вещества можно определить по формуле , где m₀ — масса одной молекулы, ρ — плотность вещества.

Источник