Hvor mange molekyler er der i en dråbe vand?

Ifølge det periodiske system er massen af ​​brint 1,008 g/mol, og massen af ​​oxygen er 16,00 g/mol; Så massen af ​​et mol vand er:

Masse af vand = 2 x masse af brint + masse af ilt,

det vil sige:

Vandmasse = 2 x (1,008 g/mol) + 16,00 g/mol = 18,016 g/mol.

Derfor er massen af ​​et mol vand 18,016 gram.

vandtæthed

Vandmassefylden bruges til at finde massen pr. volumenhed. Husk på, at vandets tæthed varierer med temperaturen, så vand ved lavere temperaturer er tættere, end når det er ved højere temperaturer. Den typiske værdi af værdien af ​​vandtætheden antages at være 1,00 g/m; således har 1 mL vand 1 gram, men en dråbe vand har et volumen, der er mindre end den millimeter, vi taler om, så massen for det betragtede volumen af ​​en dråbe på 0,05 mL skulle beregnes.

Masse af en dråbe vand = 1 g/ml x 0,05 ml = 0,05 gram

Når vi kender massen af ​​en vanddråbe ud fra dens massefylde, kan vi kende de mol, der er i den masse, vel vidende at molerne kan beregnes ud fra massen divideret med den molekylære masse, der allerede er blevet beregnet tidligere. .

Mol i en dråbe vand = 0,05 gram x (1 mol/18,016 gram) = 0,02775 mol

Derfor kan vi sige, at der i en dråbe vand er 0,002775 mol vand.

Atomer, molekyler og Avogadros antal

Amadeo Avogadro foreslog først, at volumenet af en gas ved et givet tryk og temperatur er proportional med antallet af atomer eller molekyler i den gas, uanset dens type. Selvom han ikke bestemte det nøjagtige forhold, betragtes han som opdageren af ​​dette forhold mellem mol og antallet af molekyler i en gas.

Avogadros tal er grundlæggende for at forstå både sammensætningen af ​​molekyler og deres interaktioner og kombinationer. For eksempel, da et oxygenatom vil kombineres med to hydrogenatomer for at skabe et vandmolekyle (H ₂ O), vil et mol oxygen (6.022,10 ²³ O-atomer) kombineres med to mol hydrogen (2 × 6.022,10 ²³ H-atomer) for at danner et mol H ₂ O.

En anden egenskab ved Avogadros tal er, at massen af ​​et mol af et stof er lig med molekylvægten af ​​det pågældende stof. For eksempel er vands gennemsnitlige molekylvægt 18,016 atommasseenheder (amu), så en molvægt af vand er 18,016 gram.

Ifølge dette ville antallet af vandmolekyler i de 16,00 g/mol ilt indeholde 6.022.10 ²³ iltatomer, og de 2.016 g brint, der reagerer med det, ville indeholde dobbelte (12.044,10 ²³ ) hydrogenatomer.

De meget store tal, der er involveret i at tælle mikroskopiske partikler, kan medføre besvær, så det er valgt at tælle atomer og molekyler ved hjælp af den enhed, der hedder mol. En muldvarp indeholder således 6.022,10 ²³ af de mikroskopiske partikler, der udgør det pågældende stof.

Avogadros tal er antallet af molekyler i en muldvarp. Det betyder, at der pr. mol vand vil være 6.022,10 ²³ vandmolekyler. Da vi har 0,002775 mol vand i en dråbe, kunne vi beregne hvor mange molekyler det er som følger:

Molekyler i en dråbe vand = (6.022,10 ²³ molekyler/mol) x 0,002775 mol = 1,67,10 ²¹ molekyler vand

Der er tre atomer pr. vandmolekyle. Ved at vide dette, og ved at kende antallet af molekyler, kan vi kende de atomer, der er i en dråbe vand.

Atomer i en dråbe vand = (3 atomer/molekyle) x 1.67.10 ²¹ = 5.01.10 ²¹ atomer

Hvor mange dråber vand er der i havet?

Når først atomerne i en vanddråbe er kendt, kan følgende spørgsmål stilles, hvilket virker som et paradoks: er der flere atomer i en vanddråbe end vanddråber i havet? For at gøre dette skal det vides, at det omtrentlige estimat for vand i havene på Jorden er cirka 1.338 milliarder km ³ , hvilket svarer til 1.338,10 ²¹ liter vand.

Baseret på antallet af liter kan du finde ud af antallet af dråber vand i havet, dividere begge mængder:

Antal dråber vand i havet = 1.338,10 ²¹ liter vand / 5.0.10 ^-5 liter pr. dråbe = 2.676,10 ²⁶ dråber

Dette antal dråber er større end antallet af atomer, så det kan konkluderes, at der er flere dråber vand i havet, end der er molekyler eller atomer i en enkelt dråbe vand.

Referencer

Avogadros nummer og muldvarpen | Introduktion til kemi . (2022). Hentet 27. februar 2022 fra https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/ 

Helmenstine, A. (2020). Hvor mange molekyler og atomer i en dråbe vand? Hentet den 27. februar 2022 fra https://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/ 

Antal atomer i en dråbe vand. (2016). Hentet 27. februar 2022 fra https://chem.libretexts.org/Ancillary_Materials/Exemplars_and_Case_Studies/Exemplars/Biology/Number_of_Atoms_in_a_Drop_of_Water

https://www.cientifico.com/gota-de-agua/