מולקולה: המסה של מולקולה. מידות ומסה של מולקולות

ניסויים רבים מראים זאת גודל מולקולריקטן מאוד. ניתן למצוא את הגודל הליניארי של מולקולה או אטום בדרכים שונות. לדוגמה, באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים מתקבלים צילומים של כמה מולקולות גדולות, ובאמצעות מקרן יונים (מיקרוסקופ יונים) ניתן לא רק לחקור את מבנה הגבישים, אלא לקבוע את המרחק בין אטומים בודדים במולקולה.

באמצעות הישגי הטכנולוגיה הניסויית המודרנית, ניתן היה לקבוע את הממדים הליניאריים של אטומים ומולקולות פשוטות, שהם כ-10-8 ס"מ. הממדים הליניאריים של אטומים ומולקולות מורכבים גדולים בהרבה. לדוגמה, גודלה של מולקולת חלבון הוא 43*10 -8 ס"מ.

כדי לאפיין אטומים משתמשים במושג רדיוסים אטומיים, המאפשר להעריך בערך מרחקים בין-אטומיים במולקולות, נוזלים או מוצקים, שכן לאטומים אין גבולות ברורים בגודלם. זה רדיוס אטומי- זהו הכדור שבו מצוי עיקר צפיפות האלקטרונים של האטום (לפחות 90...95%).

גודלה של המולקולה כה קטן שניתן לדמיין אותה רק באמצעות השוואות. לדוגמה, מולקולת מים קטנה פי כמה מתפוח גדול כפי שהתפוח קטן מהכדור.

שומה של חומר

המסות של מולקולות ואטומים בודדים קטנות מאוד, ולכן בחישובים נוח יותר להשתמש בערכי מסה יחסיים ולא מוחלטים.

משקל מולקולרי יחסי(אוֹ מסה אטומית יחסית) של חומר M r הוא היחס בין המסה של מולקולה (או אטום) של חומר נתון ל-1/12 מהמסה של אטום פחמן.

M r = (m 0) : (m 0C / 12)

כאשר m 0 היא המסה של מולקולה (או אטום) של חומר נתון, m 0C היא המסה של אטום פחמן.

המסה המולקולרית (או האטומית) היחסית של חומר מראה כמה פעמים המסה של מולקולה של חומר גדולה מ-1/12 מהמסה של איזוטופ הפחמן C12. מסה מולקולרית יחסית (אטומית) מתבטאת ביחידות מסה אטומית.

יחידת מסה אטומית– זהו 1/12 מהמסה של איזוטופ הפחמן C12. מדידות מדויקות הראו שיחידת המסה האטומית היא 1.660 * 10 -27 ק"ג, כלומר

1 אמו = 1.660 * 10 -27 ק"ג

ניתן לחשב את המסה המולקולרית היחסית של חומר על ידי הוספת המסות האטומיות היחסיות של היסודות המרכיבים את מולקולת החומר. המסה האטומית היחסית של יסודות כימיים מצוינת בטבלה המחזורית של יסודות כימיים על ידי D.I. מנדלייב.

בטבלה המחזורית D.I. מנדלייב עבור כל אלמנט מצוין מסה אטומית, הנמדדת ביחידות מסה אטומית (אמו). לדוגמה, המסה האטומית של מגנזיום היא 24.305 אמו, כלומר מגנזיום כבד פי שניים מפחמן, שכן המסה האטומית של פחמן היא 12 אמו. (זה נובע מהעובדה ש-1 amu = 1/12 המסה של איזוטופ הפחמן, המהווה את רוב אטום הפחמן).

למה למדוד את המסה של מולקולות ואטומים באמו אם יש גרמים וק"ג? כמובן, אתה יכול להשתמש ביחידות מדידה אלה, אבל זה יהיה מאוד לא נוח לכתיבה (יצטרך להשתמש במספרים רבים מדי כדי לרשום את המסה). כדי למצוא את המסה של יסוד בקילוגרמים, עליך להכפיל את המסה האטומית של היסוד ב-1 אמו. המסה האטומית נמצאת על פי הטבלה המחזורית (שכתובה מימין לייעוד האותיות של היסוד). לדוגמה, המשקל של אטום מגנזיום בקילוגרמים יהיה:

m 0Mg = 24.305 * 1 בצהריים = 24.305 * 1.660 * 10 -27 = 40.3463 * 10 -27 ק"ג

ניתן לחשב את המסה של מולקולה על ידי הוספת המסות של היסודות המרכיבים את המולקולה. לדוגמה, המסה של מולקולת מים (H 2 O) תהיה שווה ל:

m 0H2O = 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1.00794 + 15.9994 = 18.0153 בבוקר = 29.905 * 10 -27 ק"ג

חֲפַרפֶּרֶתשווה לכמות החומר במערכת המכילה את אותו מספר של מולקולות כמו שיש אטומים ב-0.012 ק"ג של פחמן C 12. כלומר, אם יש לנו מערכת עם חומר כלשהו, ובמערכת הזו יש כמה מולקולות של החומר הזה כמו שיש אטומים ב-0.012 ק"ג פחמן, אז אנחנו יכולים לומר שבמערכת הזו יש לנו 1 שומה של חומר.

קבוע של אבוגדרו

כמות החומרν שווה ליחס בין מספר המולקולות בגוף נתון למספר האטומים ב-0.012 ק"ג פחמן, כלומר מספר המולקולות במולקולה אחת של חומר.

ν = N / N A

כאשר N הוא מספר המולקולות בגוף נתון, N A הוא מספר המולקולות במול 1 של החומר ממנו מורכב הגוף.

N A הוא הקבוע של אבוגדרו. כמות החומר נמדדת בשומות.

קבוע של אבוגדרוהוא מספר המולקולות או האטומים במול 1 של חומר. הקבוע הזה נקרא על שם הכימאי והפיזיקאי האיטלקי אמדיאו אבוגדרו (1776 – 1856).

שומה אחת מכל חומר מכילה אותו מספר של חלקיקים.

N A = 6.02 * 10 23 מול -1

מסה מולאריתהיא המסה של חומר שנלקח בכמות של שומה אחת:

μ = m 0 * N A

כאשר m 0 היא מסת המולקולה.

מסה מולרית מבוטאת בקילוגרמים למול (ק"ג/מול = ק"ג*מול -1).

המסה המולרית קשורה למסה המולקולרית היחסית על ידי:

μ = 10 -3 * M r [ק"ג*מול -1 ]

המסה של כל כמות של חומר m שווה למכפלת המסה של מולקולה אחת m 0 במספר המולקולות:

m = m 0 N = m 0 N A ν = μν

כמות החומר שווה ליחס בין מסת החומר למסה המולרית שלו:

ν = m/μ

המסה של מולקולה אחת של חומר יכולה להימצא אם המסה המולרית וקבועה של אבוגדרו ידועים:

m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A

קביעה מדויקת יותר של מסת האטומים והמולקולות מושגת על ידי שימוש בספקטרומטר מסה - מכשיר שבו קרן של חלקיקים טעונים מופרדת בחלל בהתאם למסת המטען שלהם באמצעות שדות חשמליים ומגנטיים.

לדוגמה, בואו נמצא את המסה המולרית של אטום מגנזיום. כפי שגילינו לעיל, המסה של אטום מגנזיום היא m0Mg = 40.3463 * 10 -27 ק"ג. אז המסה הטוחנית תהיה:

μ = m 0Mg * N A = 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 = 2.4288 * 10 -2 ק"ג/מול

כלומר, 2.4288 * 10 -2 ק"ג מגנזיום "מתאים" לשומה אחת. ובכן, או בערך 24.28 גרם.

כפי שאנו יכולים לראות, המסה הטוחנית (בגרמים) כמעט שווה למסה האטומית המצוינת עבור היסוד בטבלה המחזורית. לכן, כאשר מציינים את המסה האטומית, הם בדרך כלל עושים זאת:

המסה האטומית של מגנזיום היא 24.305 אמו. (גרם/מול).

מסות האטומים והמולקולות קטנות מאוד ולכן נוח לבחור את המסה של אחד האטומים כיחידת מדידה ולבטא את מסות האטומים הנותרים ביחס אליו. זה בדיוק מה שעשה מייסד תורת האטום, דלטון, שערך טבלה של מסות אטומיות, תוך שהוא לוקח את המסה של אטום המימן כאחד.

עד 1961, בפיזיקה, 1/16 מהמסה של אטום החמצן 16 O נלקחה כיחידת מסה אטומית (אמו), ובכימיה - 1/16 מהמסה האטומית הממוצעת של חמצן טבעי, שהיא תערובת של שלושה איזוטופים. היחידה הכימית של המסה הייתה גדולה ב-0.03% מזו הפיזיקלית.

נכון לעכשיו, מערכת מדידה מאוחדת אומצה בפיזיקה ובכימיה. היחידה הסטנדרטית של המסה האטומית היא 1/12 מהמסה של אטום פחמן 12 C.

1 אמו = 1/12 מ'(12 C) = 1.66057×10 -27 ק"ג = 1.66057×10 -24 גרם.

המסה האטומית והמולקולרית היחסית של היסוד

הַגדָרָה

מסה אטומית יחסית של יסוד (A r)היא כמות חסרת מימד השווה ליחס בין המסה הממוצעת של אטום של יסוד ל-1/12 מהמסה של אטום של 12 C.

בעת חישוב המסה האטומית היחסית, נלקח בחשבון שפע האיזוטופים של יסודות בקרום כדור הארץ. לדוגמה, לכלור יש שני איזוטופים 35 Cl (75.5%) ו-37 Cl (24.5%). המסה האטומית היחסית של כלור היא:

A r (Cl) = (0.755×m(35 Cl) + 0.245×m(37 Cl)) / (1/12×m(12 C) = 35.5.

מהגדרת המסה האטומית היחסית עולה כי המסה המוחלטת הממוצעת של אטום שווה למסה האטומית היחסית כפול אמו:

m(Cl) = 35.5 × 1.66057 × 10 -24 = 5.89 × 10 -23 גרם.

הַגדָרָה

מסה מולקולרית יחסית של החומר (מר)היא כמות חסרת ממד השווה ליחס בין המסה של מולקולה של חומר ל-1/12 מהמסה של אטום 12 C.

משקל מולקולרי יחסי של מולקולהשווה לסכום המסות האטומיות היחסיות של האטומים המרכיבים את המולקולה, למשל:

M r (N 2 O) = 2 × A r (N) + A r (O) = 2 × 14.0067 + 15.9994 = 44.0128.

מסה מולקולרית מוחלטתשווה למסה המולקולרית היחסית כפול האמו.

מספר האטומים והמולקולות בדגימות רגילות של חומרים הוא גדול מאוד, לכן, כאשר מאפיינים את כמות החומר, משתמשים ביחידת מדידה מיוחדת - השומה.

שומה היא הכמות של חומר שמכיל את אותו מספר של חלקיקים (מולקולות, אטומים, יונים, אלקטרונים) כמו שיש אטומי פחמן הכלולים ב-12 גרם של איזוטופ 12C.

המסה של אטום 12 C אחד היא 12 אמו, לכן מספר האטומים ב-12 גרם של איזוטופ 12 C הוא:

N A = 12 גרם / 12 × 1.66057 × 10 -24 גרם = 1/1.66057 × 10 -24 = 6.0221 × 10 -23.

לפיכך, שומה של חומר מכילה 6.0221×10 -23 חלקיקים של חומר זה.

הגודל הפיזיקלי N A נקרא הקבוע של אבוגדרו; יש לו הממד = mol -1. המספר 6.0221×10 -23 נקרא המספר של אבוגדרו.

מסה מולרית של חומר

הַגדָרָה

מסה טוחנית (M)היא המסה של 1 מול של חומר.

קל להראות שהערכים המספריים של המסה המולרית M והמסה המולקולרית היחסית M r שווים, עם זאת, לכמות הראשונה יש את הממד [M] = g/mol, והשנייה היא חסרת מימד:

M = N A × m (1 מולקולה) = N A × M r × 1 amu = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

זה אומר שאם המסה של מולקולה מסוימת היא, למשל, 44 אמו, אז המסה של מולקולה אחת היא 44 גרם.

הקבוע של אבוגדרו הוא מקדם מידתיות המבטיח את המעבר מיחסים מולקולריים ליחסים מולרים.

אטומים יכולים להתחבר זה לזה. כתוצאה מחיבור זה, בדרך כלל נוצרים חלקיקים מורכבים יותר - מולקולות. לדוגמה:

דוגמאות אלו מראות שאטומים של אותו יסוד ואטומים של יסודות שונים יכולים לשלב זה עם זה. מספר האטומים המתחברים זה לזה יכול להשתנות.

ניתן לבטא את ההרכב של כל מולקולה נוסחה כימית.

אז, למולקולת המימן יש את הנוסחה H 2. המספר "2" בנוסחה זו מציג את מספר האטומים במולקולת מימן.

נקראים מספרים בנוסחאות כימיות המראות כמה אטומים של יסוד נתון כלולים במולקולה אינדקסים.

המולקולה מורכבת משני אטומי מימן H, אטום אחד וארבעה אטומי חמצן O. המשמעות היא שהנוסחה של מולקולת החומצה הגופרתית היא H 2 SO 4.

ישנן מולקולות המכילות מספר קבוצות זהות של אטומים. בנוסחאות של מולקולות כאלה, קבוצות אטומים אלו ממוקמות בסוגריים, והאינדקס שמחוץ לסוגריים מציג את מספר הקבוצות הללו במולקולה. לדוגמה, הנוסחה Cu(NO 3) 2 מראה שמולקולה זו מורכבת מאטום נחושת אחד ושתי קבוצות של אטומי NO 3, כלומר שני אטומי חנקן ושישה אטומי חמצן.

לפיכך, נוסחאות כימיות מוכיחות את ההרכב האיכותי והכמותי של המולקולה (מאילו אטומים של יסודות מורכבת המולקולה וכמה מהאטומים הללו נמצאים במולקולה).

לפי חוֹק עקביות של הרכב(J. Proust, צרפת, 1808): לכל חומר טהור יש הרכב איכותי וכמותי קבוע, שאינו תלוי בשיטת השגת החומר.

מכיוון שחומר מורכב ממולקולות זהות, הרכב המולקולה קובע את הרכב החומר כולו. הבדלים בתכונות הכימיות של חומרים נובעים מהבדלים בהרכב ובמבנה של המולקולות מהן מורכבים חומרים אלו. לכן נוכל להסיק:

מולקולההוא החלקיק הקטן ביותר של חומר ששומר על תכונותיו הכימיות.

המסה של כל מולקולה שווה לסכום המסות של האטומים היוצרים אותה. אם משתמשים במסות אטומיות יחסיות לחישוב המסה של מולקולה, המסה המולקולרית היחסית המתקבלת מסומנת בסמל מר.

לדוגמה, המשקל המולקולרי היחסי של מים H2O הוא:

Mr(H 2 O) = Ar(H) + Аr(Н) + Аr(О) = 2Аr(Н) + Аr(О) = 2∙1+16=18;

המשקל המולקולרי היחסי של ברזל (III) סולפט Fe 2 (SO 4) 3 הוא: Mr = 2Ar(Fe) + 3Ar(S) + 12Ar(O) = 2∙56+3∙32+12∙16=400;

משקל מולקולרי יחסי של החומר Mר- זהו מספר שמראה כמה פעמים המסה המוחלטת של מולקולה של חומר נתון גדולה מ-1/12 מהמסה המוחלטת של אטום הפחמן C.

לדוגמה, המשקל המולקולרי היחסי של מים Mr(H 2 O) = 18. זה אומר שמסה של מולקולת מים גדולה פי 18 מ-1/12 מהמסה של אטום פחמן.

מסות מולקולריות יחסיות, כמו מסות אטומיות יחסיות, הן כמויות חסרות ממדים.

שבר מסה (ω)של יסוד כימי בחומר נתון שווה ליחס בין המסה האטומית היחסית של היסוד הנתון, כפול מספר האטומים שלו במולקולה, לבין המסה המולקולרית היחסית של החומר:

כאשר ω(X) הוא חלק המסה של יסוד X; Ar(X) - מסה אטומית יחסית של יסוד X; n הוא מספר האטומים של יסוד X במולקולה של חומר; מר היא המסה המולקולרית היחסית של החומר.

שברי המסה מבוטאים בדרך כלל באחוזים:

מסה מולקולרית,

סכום המסות של האטומים המרכיבים מולקולה נתונה; מתבטאת ביחידות מסה אטומית (אמו). מאז 1 א'. ה-e.m. (המכונה לפעמים דלטון, D) שווה ל-1/12 מסה של אטום של נוקליד 12C וביחידות מסה SI הוא 1.66057. 10 -27 ק"ג, ואז מכפילים את M. m. ב-1.66057. 10 -27 נותן שרירי בטן. מסת המולקולה בקילוגרמים. לעתים קרובות יותר הם משתמשים בכמות חסרת הממדים M rel - יחסית M. m.: M rel איפה M x ->המסה של מולקולה x, מבוטאת באותן יחידות מסה (ק"ג, גרם או אחרות) כמו D.M.m מאפיינת את המסה הממוצעת של מולקולה, תוך התחשבות בהרכב האיזוטופי של כל היסודות היוצרים כימיקל נתון. מתחם. לפעמים M. m. נקבע עבור תערובת של פירוק. למשל, בהרכב ידוע. עבור אוויר, ניתן לקחת את ה-M.m "היעיל" שווה ל-29.

שרירי בטן. זה נוח לפעול עם המוני מולקולות בתחום הפיזיקה של תהליכים תת-אטומיים ורדיוכימיה, כאשר על ידי מדידת האנרגיה של חלקיקים, על פי תורת היחסות, שרירי הבטן שלהם. המונים. בכימיה ובכימיה. יש ליישם את הטכנולוגיה באופן מקרוסקופי. יחידות מדידה של כמות. מספרם של חלקיקים כלשהם (מולקולות, אטומים, אלקטרונים או חלקיקים המופרדים מנטלית לקבוצות, למשל, זוגות של יוני Na + ו-Cl בסריג הגביש של NaCl), שווה ל אבוגדרו של קבוע N A = 6.022. 10 23, הוא מקרוסקופי. יחידת כמות in-va-mol. אז נוכל לכתוב: M rel = איקס. N A /(D . N A), כלומר. M. m. יחסית שווה ליחס בין המסה של שומה של חומר ל-N A D. אם חומר מורכב ממולקולות עם קשרים קוולנטיים בין האטומים המרכיבים שלהן, אז הערך איקס. N A מייצג את המסה המולרית של חומר זה, יחידות המדידה הן ק"ג-מול (קילומול, ק"מ). עבור חומרים שאינם מכילים מולקולות, אלא מורכבים מאטומים, יונים או רדיקלים, נקבעת המסה המולרית הנוסחתית, כלומר חלקיקי מסה N A התואמים לנוסחה המקובלת של החומר (עם זאת, בברית המועצות מדברים לעתים קרובות על M.m. במקרה זה, וזה לא נכון).

בעבר בכימיה השתמשו במושגים של גרם-מולקולה, גרם-אטום, גרם-יון, כעת מולקולות מולקולות, מולקולות מולקולות, שומה של יונים, כלומר לפי זה N A מולקולות, אטומים, יונים וכו'. המסות הטוחנות שלהם, מבוטאות בגרמים או קילוגרמים. באופן מסורתי, המונח "משקל מולקולרי (טוחני) משמש כמילה נרדפת, שכן המסה נקבעת באמצעות סולמות. אבל, בניגוד למשקל, שתלוי בגיאוגרפיה. קואורדינטות, מסה היא פרמטר קבוע של מספר החומרים (במהירויות תנועה רגילות של חלקיקים בתנאים כימיים), לכן נכון יותר לומר "מסה מולקולרית".

מספר רב של מונחים ומושגים מיושנים הקשורים לחללית מוסברים על ידי העובדה שלפני העידן הקוסמי. טיסות בכימיה לא ייחסו חשיבות להבדל בין מסה למשקל, הנובע מההבדל בערכי התאוצה החופשית. נפילות בקטבים (9.83 מ' ש' -2) ובקו המשווה (9.78 מ' ש' -2); בעת חישוב כוח המשיכה (משקל), ערך ממוצע של 9.81 m s -2 משמש בדרך כלל. בנוסף, התפתחות המושג של מולקולה (כמו גם אטום) נקשרה לחקר המקרוסקופי. כמות החומרים בתהליכים הכימיים שלהם. (תגובות) או פיזיות. (מעברי פאזה) טרנספורמציות, כאשר התיאוריה של מבנה החומר לא פותחה (המאה ה-19) והונחה שהכל כימי. קשר בנוי רק מאטומים ומולקולות.

שיטות קביעה.מבחינה היסטורית, השיטה הראשונה (המבוססת על ידי מחקריהם של S. Cannizzaro ו-A. Avogadro) הוצעה על ידי J. Dumas בשנת 1827 וכללה מדידת צפיפות של חומרים גזים ביחס לגז מימן, שהמסה המולרית שלו נלקחה בתחילה ל להיות 2, ולאחר המעבר ליחידת החמצן של מדידה מסה מולקולרית ואטומית - 2.016 גרם. הבא. שלב הפיתוח ניסיוני. האפשרויות לקביעת M. m. כללו מחקר של נוזלים ותמיסות של חומרים לא נדיפים ולא מתפרקים על ידי מדידת תכונות קוליגטיביות (כלומר, תלוי רק במספר החלקיקים המומסים) - אוסמוטי. לחץ (ראה אוסמומטריה),הורדת לחץ האדים, הורדת נקודת הקיפאון ( קריוסקופיה) והעלאת נקודת הרתיחה ( אבוליוסקופיה) פתרון לעומת תמיסה טהורה. במקביל, התגלתה ההתנהגות ה"חריגה" של אלקטרוליטים.

הירידה בלחץ האדים מעל התמיסה תלויה בחלק הטוחן של החומר המומס (חוק ראולט): [( p - p 0)/R] = N,איפה p 0 ->לחץ אדים של תמיסה טהורה, ר-לחץ קיטור מעל התמיסה, נ-חלק טוחן של החומר המומס הנבדק, N=(t x/M x)/[(t x/M x) + (m 0 /M 0)], איקסו-M x -בהתאמה. משקל (g) ו-M.m של החומר הנבדק, m 0 ו-M 0 זהים עבור התמיסה. במהלך קביעות, אקסטרפולציה מתבצעת לפזור אינסופי. פתרון, כלומר הם מבוססים עבור תמיסות של החומר הנחקר ועבור תמיסות של כימיקל ידוע (סטנדרטי). קשרים. במקרה של קריוסקופיה ואבוליוסקופיה, נעשה שימוש בתלות, בהתאמה. Dt 3 = KSו-Dt k = Ec,כאשר Dt 3 הוא ירידה בטמפרטורת ההקפאה של התמיסה, Dt k היא עלייה בטמפרטורת הרתיחה של התמיסה, לו E-בהתאמה קריוסקופי ואבוליוסקופית. קבועים של התמיסה, שנקבעו מחומר מומס סטנדרטי עם M.m. ידוע במדויק, ריכוז c-molal של החומר הנחקר בתמיסה ( c = M x t x. 1000/m 0). M. m. מחושב לפי הנוסחאות הבאות: M x = t x K. 1000/m 0 Dt 3 או M x = t x E. 1000/m 0 Dt k. השיטות מאופיינות דיוק גבוה למדי, שכן יש מיוחדות. מדי חום (מה שנקרא מדי חום בקמן), המאפשרים למדוד שינויים קטנים מאוד בטמפרטורה.

כדי לקבוע M. m., isothermal משמש גם. זיקוק של תמיסה. במקרה זה, דגימה של הפתרון של החומר הנחקר מוכנסת לתא עם רוויה. תמיסת קיטור (בטמפרטורה נתונה); אדי התמיסה מתעבים, טמפרטורת התמיסה עולה ולאחר הקמת שיווי המשקל היא יורדת שוב; על ידי שינוי הטמפרטורה, הם שופטים את כמות חום האידוי המשוחרר, הקשור ל-M.m. של החומר המומס. במה שנקרא איזופיסטי שיטות מבוצעות איזותרמיות. זיקוק של תמיסה בנפח סגור, למשל. בכלי בצורת H. במרפק אחד של הכלי יש מה שנקרא. תמיסה להשוואה המכילה מסה ידועה של חומר ב-M. m. ידועה (ריכוז מולרי C 1), בתמיסה אחרת המכילה מסה ידועה של חומר הנבדק (ריכוז מולארי C 2לא ידוע). אם, למשל, C 1 > C 2 , >המומס מזוקק מהברך השנייה עד הראשונה עד שהריכוזים הטוחנות בשתי הברכיים שווים. השוואת הנפחים של האיזופיסטי המתקבל. תעלות, לחשב את M. m. של אי לא ידוע. כדי לקבוע M. m., אתה יכול למדוד את המסה של isopiestic. פתרונות באמצעות מאזני McBen, המורכבים משתי כוסות התלויות על קפיצים בכלי זכוכית סגור; את תמיסת הבדיקה שמים בכוס אחת, ואת תמיסת ההשוואה בשנייה; על ידי שינוי מיקום הכוסות נקבעות המסות האיזופיסטיות. מחוזות, ולכן, מ' של האי הנבדק.

בסיסי שיטה לקביעת אטומי ומול. מסה של חומרים נדיפים היא ספקטרומטר מסה.כדי ללמוד את הקשר התערובת. שימוש יעיל כרומטוגרפיה-ספקטרומטריית מסה.בעצימות שיא נמוכה, מול. יונים משמשים בתפזורת. קבצים מצורפים עבור ספקטרומטרי מסה. אפפוזיה-מדד השיטה מבוססת על כך שמהירות זרימת הגז לוואקום מהתא דרך פתח שקוטרו קטן משמעותית מהנתיב החופשי הממוצע. הנתיב של מולקולה הוא ביחס הפוך לשורש הריבועי של M. m. v-va; קצב הזרימה נשלט על ידי שינויים בלחץ בתא. M. m. תרכובות נדיפות. נקבע גם בשיטות כרומטוגרפיה גז עם מאזני גז מרטין. האחרונים מודדים את מהירות תנועת הגז בתעלה המחברת את הצינורות שדרכם זורמים הגז המוביל והגז מהזרימה הכרומטוגרפית. עמודות, המאפשרות לקבוע את ההבדל בצפיפות הגזים הללו, בהתאם למסה המולקולרית של החומר הנחקר.

M.m נמדדים לזיהוי כימיקלים. חיבור, כדי לקבוע את התוכן של נוקלידים בודדים בחיבור, למשל. במים המשמשים בכוח גרעיני. מתקנים, כמו גם במחקר ובסינתזה של משקל מולקולרי גבוה. חיבור, שתכונותיו תלויות באופן משמעותי ב-M.m. שלהם (ראה. משקל מולקולרי של הפולימר).הערכים הממוצעים של המשקל המולקולרי של פולימרים נקבעים בשיטות המפורטות לעיל, בהתבסס על התכונות הקוליגטיביות של תמיסות מדוללות, לפי מספר הקשרים הכפולים (אוזונוליזה "רכה") או פונקציונליים. קבוצות (על ידי שיטות ניתוח פונקציונליות), כמו גם על ידי מאפיינים כאלה של הפתרונות שלהם כמו צמיגות, פיזור אור. ערכים ממוצעים מול. המסות של פולימרים עם דרגת פילמור גבוהה נקבעות על פי הריאולוגיה שלהם. מאפיינים.

מוּאָר.: Rafikov S. R., Pavlova S. A., Tverdokhlebova I. I., שיטות לקביעת משקלים מולקולריים ופיזור רב של תרכובות מולקולריות גבוהות, M., 1963; Pauling L., Pauling P., Chemistry, trans. מאנגלית, מ', 1978; Vilkov L.V., Pentin Yu.A., שיטות מחקר פיזיקליות בכימיה, M., 1987. יו.א.קליאצ'קו.

אנציקלופדיה כימית. - מ.: האנציקלופדיה הסובייטית. אד. I. L. Knunyants. 1988.

יחידות מסה של יסודות

בתחילה, אטום המימן נתפס כיחידה הבסיסית של המסה האטומית והמולקולרית כיסוד הקל ביותר ביקום. אבל המסות האטומיות חושבו בעיקר על סמך תרכובות החמצן שלהן, ולכן הוחלט לבחור בתקן חדש לקביעת המסות האטומיות. המסה האטומית של חמצן נחשבה ל-15, המסה האטומית של החומר הקל ביותר על פני כדור הארץ, מימן, הייתה 1. בשנת 1961, מערכת החמצן לקביעת המשקל הייתה מקובלת, אך היא יצרה אי נוחות מסוימות.

בשנת 1961 אומץ סולם חדש של מסות אטומיות יחסיות, שהתקן עבורו היה איזוטופ הפחמן 12 C. יחידת המסה האטומית (בקיצור amu) היא 1/12 מהמסה של תקן זה. נכון להיום, מסה אטומית היא המסה של אטום, אשר חייבת להתבטא באמו.

מסה של מולקולות

המסה של מולקולה של כל חומר שווה לסכום המסות של כל האטומים היוצרים מולקולה זו. המשקל המולקולרי הקל ביותר של גז הוא מימן; התרכובת שלו כתובה כ-H2 וערך קרוב לשניים. מולקולת מים מורכבת מאטום חמצן ושני אטומי מימן. זה אומר שהמסה המולקולרית שלו היא 15.994 + 2*1.0079=18.0152 אמו. המשקלים המולקולריים הגדולים ביותר הם אלו של תרכובות אורגניות מורכבות - חלבונים וחומצות אמינו. המשקל המולקולרי של יחידה מבנית חלבון נע בין 600 ל-10 6 ומעלה, בהתאם למספר שרשראות הפפטידים במבנה המקרומולקולרי הזה. ">

חֲפַרפֶּרֶת

לצד היחידות הסטנדרטיות של מסה ונפח, נעשה שימוש ביחידת מערכת מיוחדת לחלוטין בכימיה - השומה.

שומה היא הכמות של חומר המכילה כמה יחידות מבניות (יונים, אטומים, מולקולות, אלקטרונים) כמו שהיא מכילה 12 גרם של איזוטופ 12 C.

כאשר משתמשים במדד לכמות של חומר, יש צורך לציין לאילו יחידות מבניות הכוונה. כדלקמן מהמושג "שומה", בכל מקרה לגופו יש לציין בדיוק על אילו יחידות מבניות אנחנו מדברים - למשל, מולקולות H+, מולקולות H 2 וכו'.

מסה טוחנית ומולקולרית

המסה של 1 מול של חומר נמדדת בגרם/מול ונקראת מסה מולרית. ניתן לכתוב את הקשר בין מסה מולקולרית למסה מולרית כמשוואה

ν = k × m/M, כאשר k הוא מקדם המידתיות.

קל לומר שלכל יחס מקדם המידתיות יהיה שווה לאחד. ואכן, לאיזוטופ הפחמן יש מסה מולקולרית יחסית של 12 אמו, ולפי ההגדרה המסה המולרית של חומר זה היא 12 גרם/מול. היחס בין מסה מולקולרית למסה מולקולרית הוא 1. מכאן נוכל להסיק שלמסה מולקולרית ולמסה מולקולרית יש אותם ערכים מספריים.

נפחי גז

כידוע, כל החומרים סביבנו יכולים להיות במצב צבירה מוצק, נוזלי או גזי. למוצקים המדד הבסיסי הנפוץ ביותר הוא מסה, למוצקים ולנוזלים - נפח. זאת בשל העובדה שמוצקים שומרים על צורתם ומידותיהם הסופיות.לחומרים נוזליים וגזים אין ממדים סופיים. הייחודיות של כל גז היא שבין היחידות המבניות שלו - מולקולות, אטומים, יונים - המרחק גדול פי כמה מאותם מרחקים בנוזלים או במוצקים. לדוגמה, שומה אחת של מים בתנאים רגילים תופסת נפח של 18 מ"ל - בערך אותה כמות כמו כף אחת. הנפח של שומה אחת של מלח שולחן גבישי דק הוא 58.5 מ"ל, ונפחה של 1 מול סוכר גדול פי 20 ממול מים. גזים דורשים אפילו יותר מקום. שומה אחת של חנקן בתנאים רגילים תופסת נפח גדול פי 1240 ממול אחד של מים. ">

לפיכך, נפחי החומרים הגזים שונים באופן משמעותי מהנפחים של חומרים נוזליים ומוצקים. זה נובע מההבדל במרחקים בין מולקולות של חומרים במצבי צבירה שונים.

תנאים רגילים

מצבו של כל גז תלוי מאוד בטמפרטורה ובלחץ. לדוגמה, חנקן בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס תופס נפח של 24 ליטר, וב-100 מעלות צלזיוס באותו לחץ - 30.6 ליטר. כימאים לקחו את התלות הזו בחשבון, ולכן הוחלט לצמצם את כל הפעולות והמדידות עם חומרים גזים לתנאים רגילים. בכל העולם הפרמטרים של תנאים רגילים זהים. עבור כימיקלים גזים זה:

טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס.
לחץ 101.3 kPa.

לתנאים רגילים אומץ קיצור מיוחד - לא. לפעמים ייעוד זה אינו כתוב בבעיות, אז אתה צריך לקרוא בעיון את תנאי הבעיה ולהביא את פרמטרי הגז הנתונים למצב נורמלי.

חישוב נפח של 1 מול גז

כדוגמה, לא קשה לחשב שומה אחת של גז כלשהו, כגון חנקן. כדי לעשות זאת, תחילה עליך למצוא את הערך של המסה המולקולרית היחסית שלו:

M r (N 2) = 2×14 = 28.

מכיוון שהמסה המולקולרית היחסית של חומר שווה מספרית למסה המולרית, אז M(N 2)=28 גרם/מול.

נמצא בניסוי שבתנאים רגילים צפיפות החנקן היא 1.25 גרם/ליטר.

הבה נחליף ערך זה בנוסחה הסטנדרטית, המוכרת מקורס בפיזיקה בבית הספר, שבה:

V הוא נפח הגז;
m היא מסת הגז;
ρ היא צפיפות הגז.

אנו מוצאים שהנפח הטוחני של חנקן בתנאים רגילים

V(N 2) = 25 גרם/מול: 1.25 גרם/ליטר = 22.4 ליטר/מול.

מסתבר ששומה אחת של חנקן תופסת 22.4 ליטר.

אם תבצעו פעולה כזו עם כל חומרי הגז הקיימים, תוכלו להגיע למסקנה מדהימה: נפח כל גז בתנאים רגילים הוא 22.4 ליטר. לא משנה על איזה סוג של גז אנחנו מדברים, מה המבנה שלו והמאפיינים הפיזיקליים והכימיים שלו, שומה אחת של גז זה יתפוס נפח של 22.4 ליטר.

הנפח המולארי של גז הוא אחד הקבועים החשובים ביותר בכימיה. קבוע זה מאפשר לפתור בעיות כימיות רבות הקשורות למדידת תכונות הגזים בתנאים רגילים.

תוצאות

המשקל המולקולרי של חומרים גזים חשוב בקביעת כמות החומר. ואם חוקר יודע את כמות החומר של גז מסוים, הוא יכול לקבוע את המסה או הנפח של גז כזה. עבור אותו חלק של חומר גזי, התנאים הבאים מתקיימים בו זמנית:

ν = m/ M ν= V/ V m.

אם נסיר את הקבוע ν, נוכל להשוות את שני הביטויים האלה:

כך ניתן לחשב את המסה של חלק אחד של חומר ואת נפחו, ונודעת גם המסה המולקולרית של החומר הנחקר. באמצעות נוסחה זו, אתה יכול בקלות לחשב את יחס נפח-מסה. כאשר נוסחה זו מצטמצמת לצורה M= m V m /V, המסה המולרית של התרכובת הרצויה תיוודע. על מנת לחשב ערך זה, די לדעת את המסה והנפח של הגז הנבדק.

יש לזכור כי התאמה קפדנית בין המשקל המולקולרי האמיתי של חומר לזה שנמצא באמצעות הנוסחה היא בלתי אפשרית. כל גז מכיל הרבה זיהומים ותוספים שעושים שינויים מסוימים במבנה שלו ומשפיעים על קביעת המסה שלו. אבל תנודות אלה מציגות שינויים במקום העשרוני השלישי או הרביעי בתוצאה שנמצאה. לכן, עבור בעיות וניסויים בבית הספר, התוצאות שנמצאו סבירות למדי.

תשובה מאת Ѓlesikov I.V.[גורו]
במולי....
שומה, מסה טוחנת
תהליכים כימיים מערבים את החלקיקים הקטנים ביותר - מולקולות, אטומים, יונים, אלקטרונים. מספר חלקיקים כאלה אפילו בחלק קטן של חומר הוא גדול מאוד. לכן, כדי להימנע מפעולות מתמטיות עם מספרים גדולים, משתמשים ביחידה מיוחדת, השומה, לאפיון כמות החומר המשתתף בתגובה כימית.
שומה היא כמות של חומר המכילה מספר מסוים של חלקיקים (מולקולות, אטומים, יונים) השווה לקבוע של אבוגדרו (NA = 6.02 1023 מול-1).
הקבוע NA של אבוגדרו מוגדר כמספר האטומים הכלולים ב-12 גרם של איזוטופ 12C:
קבוע של אבוגדרו
לפיכך, שומה אחת של חומר מכילה 6.02 1023 חלקיקים של חומר זה.
בהתבסס על זה, כל כמות של חומר יכולה להתבטא במספר מסוים של מולים n (nu). לדוגמה, דגימה של חומר מכילה 12.04 1023 מולקולות. לכן, כמות החומר בדגימה זו היא:
כמות החומר בדגימה
באופן כללי: נוסחה לכמות של חומר
כאשר N הוא מספר החלקיקים של חומר נתון;
NA הוא מספר החלקיקים המכילים מול 1 של חומר (הקבוע של אבוגדרו).
מסה מולרית של חומר (M) היא המסה שיש למול 1 של חומר נתון.
לכמות זו, השווה ליחס בין המסה m של חומר לכמות החומר n, יש את הממד kg/mol או g/mol. המסה המולרית, מבוטאת ב-g/mol, שווה מספרית למסה המולקולרית היחסית Mr (לחומרים בעלי מבנה אטומי - המסה האטומית היחסית Ar).
לדוגמה, המסה המולרית של מתאן CH4 נקבעת באופן הבא:
Мr(CH4) = Ar(C) + 4 Ar(H) = 12+4 =16
M(CH4) = 16 גרם/מול, כלומר 16 גרם של CH4 מכילים 6.02 1023 מולקולות.
ניתן לחשב את המסה המולרית של חומר אם ידועות המסה m שלו וכמותו (מספר מולים) n, באמצעות הנוסחה:
מסה מולרית של חומר
בהתאם לכך, לדעת את המסה והמסה המולרית של חומר, אתה יכול לחשב את מספר השומות שלו:
מספר שומות
או למצוא את המסה של חומר לפי מספר שומות ומסה מולרית:
m = n M
יש לציין כי הערך של המסה המולרית של חומר נקבע על פי ההרכב האיכותי והכמותי שלו, כלומר תלוי במר ובאר. לכן, לחומרים שונים עם אותו מספר שומות יש מסות שונות m.
דוגמא
חשב את המסות של מתאן CH4 ואתאן C2H6, בכמות של n = 2 מול כל אחד.
פִּתָרוֹן
המסה המולרית של מתאן M(CH4) היא 16 גרם/מול;
מסה מולרית של אתאן M(C2H6) = 2 12 + 6 = 30 גרם/מול.
מכאן:
m(CH4) = 2 מול 16 גרם/מול = 32 גרם;
m(C2H6) = 2 מול 30 גרם/מול = 60 גרם.
לפיכך, שומה היא חלק מחומר המכיל אותו מספר של חלקיקים, אך בעל מסות שונות עבור חומרים שונים, שכן חלקיקי החומר (אטומים ומולקולות) אינם זהים במסה.
שומה (3739 בייט)
n(CH4) = n(C2H6), אבל m(CH4)< m(С2Н6)
החישוב של n משמש כמעט בכל בעיית חישוב.

מסה מולקולרית היא אחד ממושגי היסוד בכימיה המודרנית. הצגתו התאפשרה לאחר הביסוס המדעי של האמירה של אבוגדרו כי חומרים רבים מורכבים מחלקיקים זעירים - מולקולות, שכל אחת מהן, בתורה, מורכבת מאטומים. המדע חייב את השיפוט הזה בעיקר לכימאי האיטלקי אמדאו אבוגדרו, אשר ביסס מדעית את המבנה המולקולרי של חומרים ונתן לכימיה רבים מהמושגים והחוקים החשובים ביותר.

יחידות מסה של יסודות

מסה של מולקולות

חֲפַרפֶּרֶת

לצד היחידות הסטנדרטיות של מסה ונפח, נעשה שימוש ביחידת מערכת מיוחדת לחלוטין בכימיה - השומה.

מסה טוחנית ומולקולרית

ν = k × m/M, כאשר k הוא מקדם המידתיות.

נפחי גז

תנאים רגילים

טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס.
לחץ 101.3 kPa.

חישוב נפח של 1 מול גז

M r (N 2) = 2×14 = 28.

מכיוון שהמסה המולקולרית היחסית של חומר שווה מספרית למסה המולרית, אז M(N 2)=28 גרם/מול.

נמצא בניסוי שבתנאים רגילים צפיפות החנקן היא 1.25 גרם/ליטר.

הבה נחליף ערך זה בנוסחה הסטנדרטית, המוכרת מקורס בפיזיקה בבית הספר, שבה:

V הוא נפח הגז;
m היא מסת הגז;
ρ היא צפיפות הגז.

אנו מוצאים שהנפח הטוחני של חנקן בתנאים רגילים

V(N 2) = 25 גרם/מול: 1.25 גרם/ליטר = 22.4 ליטר/מול.

מסתבר ששומה אחת של חנקן תופסת 22.4 ליטר.

תוצאות

ν = m/ M ν= V/ V m.

אם נסיר את הקבוע ν, נוכל להשוות את שני הביטויים האלה:

שומה של חומר

קבוע של אבוגדרו

המסה האטומית והמולקולרית היחסית של היסוד

מסה מולרית של חומר

יחידות מסה של יסודות

מסה של מולקולות

חֲפַרפֶּרֶת

מסה טוחנית ומולקולרית

נפחי גז

תנאים רגילים

חישוב נפח של 1 מול גז

תוצאות

יחידות מסה של יסודות

מסה של מולקולות

חֲפַרפֶּרֶת

מסה טוחנית ומולקולרית

נפחי גז

תנאים רגילים

חישוב נפח של 1 מול גז

תוצאות

אולי יעניין אותך