Как узнать вес молекулы
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 Mr (или относительной атомной массой Ar). Относительная молекулярная (или атомная) масса Mr 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 NA.
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 νв = 8 моль, больше числа молекул азота, количество вещества которого νа = 4 моль?
| 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?
Савельев И.В. Курс общей физики, том I
Загрузить всю книгу 
Титульный лист
Главная редакция физико-математической литературы
Механика, колебания и волны,
КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ, ТОМ I
Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысли физических законов и на сознательное применение их. Несмотря на сравнительно небольшой объем, книга представляет собой серьезное руководство, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.
Предисловие к четвертому изданию
При подготовке к настоящему изданию книга была значительно переработана. Написаны заново (полностью или частично) параграфы 7, 17, 18, 22, 27, 33, 36, 37, 40, 43, 68, 88. Существенные добавления или изменения сделаны в параграфах 2, 11, 81, 89, 104, 113.
Ранее, при подготовке ко второму и третьему изданиям были написаны заново параграфы 14, 73, 75. Существенные изменения или добавления были внесены в параграфы 109, 114, 133, 143.
Таким образом, по сравнению с первым изданием облик первого тома заметно изменился. Эти изменения отражают методический опыт, накопленный автором последние десять лет преподавания обшей физики в Московском инженерно-физическом институте.
Ноябрь 1969 г. И. Савельев
Из предисловия к четвертому изданию
Предлагаемая вниманию читателей книга представляет собой первый том учебного пособия по курсу общей физики для втузов. Автор в течение ряда лет преподавал общую физику в Московском инженерно-физическом институте. Естественно поэтому, что пособие он писал имея в виду прежде всего студентов инженерно-физических специальностей втузов.
При написании книги автор стремился познакомить учащихся с основными идеями и методами физической науки, научить их физически мыслить. Поэтому книга не является по своему характеру энциклопедичной, содержание в основном посвящено тому, чтобы разъяснить смысл физических законов и научить сознательно применять их. Не осведомленности читателя по максимально широкому кругу вопросов, а глубоких знаний фундаментальным основам физической пауки — вот что стремился добиться автор.
Формулы для вычисления массы молекулы, пример задачи
Каждому человеку известно, что окружающие нас тела состоят из атомов и молекул. Они имеют разную форму и структуру. При решении задач по химии и физике часто требуется найти массу молекулы. Рассмотрим в данной статье несколько теоретических методов решения данной задачи.
Общие сведения
Прежде чем рассматривать, как найти массу молекулы, следует познакомиться с самим понятием. Далее приведем несколько примеров.
Молекулой принято называть совокупность атомов, которые объединены друг с другом тем или иным видом химической связи. Также они должны и могут рассматриваться, как единое целое в различных физико-химических процессах. Эти связи могут носить ионный, ковалентный, металлический или вандерваальсовский характер.
Вам будет интересно: Клячка для рисования — что это и как ею пользоваться
Всем известная молекула воды имеет химическую формулу H2O. Атом кислорода в ней соединен с помощью полярных ковалентных связей с двумя атомами водорода. Такое строение обуславливает многие физические и химические свойства жидкой воды, льда и пара.
Определение массы молекулы через ее молярную массу
Молярную массу M просто использовать для вычисления массы молекулы m1. Для этого следует воспользоваться простой формулой:
В некоторых задачах может быть дана масса системы m и количество вещества в ней n. В таком случае масса одной молекулы вычисляется так:
Идеальный газ
Этим понятием называется такой газ, молекулы которого хаотично движутся в разных направлениях с большими скоростями, друг с другом не взаимодействуют. Расстояния между ними намного превышают их собственные размеры. Для такой модели оказывается справедливым следующее выражение:
Это выражение также можно записать через плотность ρ газа и постоянную Больцмана kB:
Пример задачи
Известно, что плотность некоторого газа составляет 1,225 кг/м3 при атмосферном давлении 101325 Па и температуре 15 oC. Чему равна масса молекулы? О каком газе идет речь?
Поскольку нам даны давление, плотность и температура системы, то можно воспользоваться полученной в предыдущем пункте формулой, чтобы определить массу одной молекулы. Имеем:
m1 = 1,225*1,38*10-23*288,15/101325 = 4,807*10-26 кг.
Чтобы ответить на второй вопрос задачи, найдем молярную массу M газа:
M = 4,807*10-26*6,02*1023 = 0,029 кг/моль.
Полученное значение молярной массы соответствует газу воздуху.
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:
Масса и размеры молекул. Количество вещества
Урок 2. Решение задач по основам МКТ, оптике и квантовой физике
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Масса и размеры молекул. Количество вещества»
Данная тема будет посвящена решению задач на определение массы молекул и количества вещества.
Задача 1. Вычислите массу одной молекулы кислорода.
Как известно, в одном моле любого вещества содержится одно и то же число молекул — число Авогадро
Если обозначить молярную массу вещества через M, то массу одной молекулы можно определить, как отношение молярной массы вещества и числа Авогадро
Молярная масса молекулы кислорода
Тогда масса 1 молекулы кислорода равна
Ответ: масса одной молекулы кислорода равна 5,3 ∙ 10 −26 кг.
Задача 2. Молярная масса водорода 2 г/моль, а воды — 18 г/моль. Определите отношение числа молекул в 3 г водорода к числу молекул в 9 г воды.
Число молекул в заданной порции любого вещества можно определить, как произведение отношения массы вещества к его молярной массе и числа Авогадро.
Тогда число молекул водорода в данной порции:
Число молекул воды в данной порции:
Ответ: молекул водорода в 3 раза больше, чем молекул воды.
Задача 3. Из открытого стакана за 5 суток полностью испарилось 50 г воды. Сколько молекул в среднем вылетало с поверхности воды за 1 с?
Пусть в стакане содержалось N молекул воды. Тогда, что бы определить, сколь молекул в среднем вылетало за 1 c, необходимо общее число молекул воды разделить на время, в течение которого вода полностью испарилась
Число молекул воды в данной порции:
Тогда искомое число молекул
Ответ: в среднем с поверхности воды за 1 с вылетало 3,9 ∙ 10 18 молекул.
Задача 4. Определите число молекул, содержащихся в 36 см 3 ртути.
Известно, что число молекул в одном моле любого вещества равно числу Авогадро
Для определения числа молекул ртути в заданной порции, необходимо количество молей данного объема ртути умножить на число Авогадро
Ответ: в 36 см 3 ртути содержится 14,7 ∙ 10 23 молекул.
Запишем формулу, по которой можно рассчитать число молекул соли в данной порции раствора
Масса соли в данной порции раствора:
Тогда число молекул соли в данной порции раствора:
Химическая формула соли NaCl
Тогда молярная масса соли равна
Ответ: в наперстке оказалось бы порядка 1 млн. молекул соли.