Как узнать количество атомов

Как определить количество атомов в молекуле?

Чтобы узнать число атомов в молекуле, достаточно знать молекулярную формулу вещества. После чего мы суммируем число всех атомов в молекуле. Число атомов конкретного химического элемента в веществе мы узнаем по нижнему индексу.

Среди простых веществ, в природе молекулы встречаются не так часто. Среди них: водород H₂, азот N₂, кислород O₂, озон O₃, йод I₂. За исключением озона все эти молекулы содержат по 2 атома.

Примеры

Определить количество атомов в молекуле воды H₂O.

Молекула воды содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Значит всего в молекуле содержится 3 атома.

Определить количество атомов в молекуле этана C₂H₆.

Молекула содержит 2 атома углерода и 6 атомов водорода. Всего в молекуле содержится 2 + 6 = 8 атомов.

Определить количество атомов в молекуле оксида азота (V) N₂O₅.

Молекула содержит 2 атома азота и 5 атомов кислорода. Всего в молекуле содержится 2 + 5 = 7 атомов.

Определить количество атомов в молекуле пищевой соды NaHCO₃.

Молекула содержит 1 атом натрия, 1 атом водорода и 3 атома кислорода. Всего в молекуле содержится 1 + 1 + 3 = 5 атомов.

Определить число атомов в молекуле глюкозы C₆H₁₂O₆.

Молекула содержит 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Всего в молекуле содержится 6 + 12 + 6 = 24 атома.

Определить число атомов в молекуле аспаргина (одна из аминокислот) C₄H₈O₃N₂.

Как видим, молекула аспаргина содержит 4 атома углерода, 8 атомов водорода, 3 атома кислорода и 2 атома азота. Всего молекула содержит 4 + 8 + 3 + 2 = 17 атомов.

Как видим, рассчитать общее число атомов в молекуле не такая уж и сложная задача.

Источник

Как подсчитать количество атомов в наблюдаемой Вселенной?

В интернете уже не первый год гуляет вопрос о том сколько во Вселенной атомов, и, даже несмотря на возражения снобов, существует ответ! 10^80 — именно столькими по мнению Википедии и остальных интернет-ресурсов атомами заполонена наша Вселенная. Как они пришли к такому ответу?

Вы можете задать свой вопрос мне в телеграме. Мой телеграм-канал об астрофизике и космологии.

Находим примерное количество атомов в наблюдаемой Вселенной

Для грубого подсчета количества атомов прибегнем в ньютоновским законам механики и рассмотрим цепочку того, что из чего во Вселенной состоит. А главное, что нам почти не понадобятся входные данные в виде размеров Вселенной или массы каких-либо тел (за одним исключением). Основное число материи располагается в звездах, таких, например, как наше Солнце.

Рассмотрим систему из планеты (Земля) и звезды (Солнце). Оно описывается законом Всемирного тяготения:

где m_e — масса Земли и m_s — масса Солнца. Так как Земля находится на орбите и обращается вокруг звезды, то она движется с центростремительным ускорением, вычисляемым по формуле:

Вспомним второй закон Ньютона:

где a = a_c, соответственно, объединив три вышеописанных уравнения:

Домножив на R 2 обе части, получим:

Зная, что скорость движения по окружности определяется по формуле:

где T — период, получим:

Мы пришли к полезной формуле, благодаря которой можем получить массу Солнца. Зная, что период оборота Земли вокруг Солнца составляет около 1 года (

3,15×10 7 сек), а расстояние от Земли до Солнца

1,5×10 11 м, находим массу Солнца ≈ 1,77×10 30 кг.

Количество атомов в звезде определим как частное массы звезды и массы одного атома водорода, из которого, в основном, и состоят звезды и вся наблюдаемая Вселенная:

Далее определим количество солнцеподобных звезд в галактике тем же путем. Масса галактики будет равна:

3×10 4 световых лет или 2,84×10 20 м и T

2×10 8 лет или 6,3×10 15 сек, соответственно mg

3,41×10 41 кг. Тогда количество звезд в одной галактике типа Млечный Путь равно:

Оценивать количество галактик будем по следующему способу: рассмотрим изображение Hubble Ultra Deep Field, полученное телескопом им. Хаббла в 2012 году. На нем находится около 10 000 галактик. Угловой размер этого кадра составляет 1/60 градуса:

Сколько HUDF сможет поместиться на небесном куполе? Площадь поверхности сферы определяется:

где радиус R можем представить как 1 радиан, равный 57,29 градуса. Тогда площадь поверхности составит 4,13×10 4 квадратных градусов. Подсчитав площадь одного изображения HUDF, равную 1/3600 квадратного градуса, находим количество HUDF на небе:

Если мы умножим полученное количество полей на количество галактик в одном поле, то получим число 14 868 000 000 000 (почти 15 триллионов) — согласно нашим вычислениям это общее количество галактик в наблюдаемой Вселенной.

Складываем!

Мы получили количество галактик, количество звезд в каждой из них и количество атомов в каждой звезде.

Мы ушли недалеко от новостных сайтов и ресурсов с интересными фактами, но зато смогли самостоятельно понять, как кому-то удалось прийти к такому числу. Попутно мы вспомнили законы механики и коснулись законов Кеплера. Ответ на такой, казалось бы, сложный вопрос мы получили простейшими вычислениями. Но неважно, точен ли ответ или нет — для современной науки он бесполезен. Ведь астрономы уже давно не считают звезды =)

Больше информации Вы можете найти в телеграм-канале об астрофизике, космологии и астрофотографии. Пишите мне в личку, наш чат или в блоке комментариев под статьей. Спасибо за внимание.

Источник

Мольные доли вещества и количество атомов

Мольная доля химического элемента в веществе помогает узнать, сколько моль содержится в том или ином веществе.

Просьба не путать это с массовой долей химического вещества. Это совершенно разные сущности.

Покажем, как вычисляется мольная доля на примере аммоний азотнокислого.

В одном 1 моль вещества содержится

Соответственно мольные доли равны

В 1 моль любого химического вещества содержится постоянное количество атомов/молекул равное

Количество атомов кислорода

Количество атомов азота

Количество атомов водорода

У некоторых читателей может возникнуть недопонимание, как так в 1 моль вещества находится 2 моль азота + 4 моль водорода+3 моль кислорода.

Да и с количеством атомов, тоже получается путаница.

Объясняем на примере воды.

В одном моль воды находится молекул(!) воды(!). В одной молекуле воды содержится 2 атома водорода и один атом кислорода.Следовательно один моль воды состоит из 2 моль водорода и одного моль кислорода, которые в свою очередь содержат соответственно атомов(!!) водорода и атомов кислорода.

Калькулятор который представлен на сайте, может решать следующие задачи

— Расчет мольных долей химических элементов, входящих в формулу

— Расчет количества каждого из химического элемента

— Число атомов химического элемента в 1 моль заданного вещества

— При вводе массы вещества, расчет количества этого вещества (в моль)

Рассмотрим несколько примеров.

1. Чему равна мольная доля кислорода в нитрат калия?

Пишем формулу. Получаем результат

2. Сколько атомов серы и кислорода находится в 10 граммах серной кислоты?

3. Сколько молей азота и водорода находится в 5 моль аммония сульфат?

Пишем формулу и смотрим

В одном моль вещества находится 2 моль азота и 8 моль водорода. Значит в 5 моль вещества будет.

2*5 моль азота =10 и 8*5 моль водорода=40. Это наш ответ.

4. Рассчитать количество вещества 20 грамм оксида железа и массу железа в этом веществе.

Пишем формулу и массу. Получаем

Наш ответ: количество вещества 0.27837163727062175 моль

масса железа в 20 граммах оксида железа Fe=15.546220826 грамм

И последняя 5 задача

5.Сколько молекул вещества в 100 граммах Na2SO4?

Вводим формулу, вводим массу и думаем.

В этой задаче не надо складывать количество атомов каждого из химического элемента, входящих в формулу. Этот ответ будет неправильный.

Нам надо узнать количество молекул(!) вещества. Поэтому просто узнаем количество моль этого вещества и умножаем на постоянную Авогадро (6.02 *10^²³ )

поэтому число молекул в ста граммах равно 6.02*0.704*10 ^²³=4.24*10 ^²³

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.

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:

Молярную массу вещества также можно вычислить по формуле

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?

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?

Источник

Как рассчитать число атомов

Ученые на съезде в Карлсруэ (Германия) в 1860-м году приняли решение называть атомом мельчайшую неделимую частицу вещества, являющуюся носителем его химических свойств. Количество атомов даже в самом крохотном, практически не различимом невооруженным глазом, образце вещества не просто огромное – грандиозное. А можно ли как-то подсчитать, сколько атомов содержится в том или ином количестве вещества?

Рассмотрите такой пример. У вас есть какой-то медный предмет, например, кусок толстого провода или пластинка. Как определить, сколько атомов меди в нем содержится? Для упрощения решения допустим, что это – чистая медь без каких-либо примесей и без окислов, покрывающих ее поверхность.

Теперь посмотрите в Таблицу Менделеева. Атомная масса меди (округленная) – 63,5 а.е.м. (атомных единиц массы). Следовательно, молярная масса меди – 63,5 грамм/моль. Из этого вы легко найдете, что в исследуемом образце содержится 1270/63,5 = 20 молей.

Немного усложним задачу. Известно, что медь из-за своей мягкости и пластичности часто используется не в чистом виде, а как компонент сплавов с другими металлами, придающими ей твердость. Например, знаменитая бронза – сплав меди с оловом.

У вас есть бронзовая деталь, сделанная из сплава, в состав которого входит 20% олова и 80% меди. Вес детали – 1186 граммов. Сколько атомов она содержит? Прежде всего, найдите массы компонентов сплава:

1186* 0,2 = 237,2 грамма олова;

1186* 0,8 = 948,8 грамма меди.

С помощью Таблицы Менделеева найдите молярную массу олова – 118,6 грамм/моль. Следовательно, в сплаве содержится 237,2/118,6 = 2 моля олова. Значит, 948,8/63,5 = 14,94 моля меди. Для упрощения расчетов, можно принять количество меди за 15 молей, погрешность будет совсем небольшой.

Далее произведи вычисление по следующей формуле:

Столько атомов содержится в имеющемся образце бронзы.

Источник