Wie viele Moleküle sind in einem Wassertropfen?

Gemäß dem Periodensystem beträgt die Masse von Wasserstoff 1,008 g/mol und die Masse von Sauerstoff 16,00 g/mol; Die Masse von einem Mol Wasser ist also:

Masse Wasser = 2 x Masse Wasserstoff + Masse Sauerstoff,

das heißt:

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

Daher beträgt die Masse von einem Mol Wasser 18,016 Gramm.

Wasserdichte

Die Dichte von Wasser wird verwendet, um die Masse pro Volumeneinheit zu finden. Denken Sie daran, dass die Dichte von Wasser mit der Temperatur variiert, sodass Wasser bei niedrigeren Temperaturen dichter ist als bei höheren Temperaturen. Als typischer Wert für die Dichte von Wasser wird 1,00 g/m angenommen; 1 ml Wasser hat also 1 Gramm, aber ein Wassertropfen hat ein Volumen, das kleiner ist als der Millimeter, von dem wir sprechen, also müsste die Masse für dieses betrachtete Volumen eines Tropfens von 0,05 ml berechnet werden.

Masse eines Wassertropfens = 1 g/ml x 0,05 ml = 0,05 Gramm

Wenn wir die Masse eines Wassertropfens aus seiner Dichte kennen, können wir die Mole kennen, die in dieser Masse enthalten sind, da wir wissen, dass die Mole aus der Masse dividiert durch die bereits berechnete Molekülmasse berechnet werden können. .

Mol in einem Tropfen Wasser = 0,05 Gramm x (1 Mol/18,016 Gramm) = 0,02775 Mol

Daher können wir sagen, dass in einem Wassertropfen 0,002775 Mol Wasser enthalten sind.

Atome, Moleküle und die Zahl von Avogadro

Amadeo Avogadro schlug zuerst vor, dass das Volumen eines Gases bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur proportional zur Anzahl der Atome oder Moleküle in diesem Gas ist, unabhängig von seiner Art. Obwohl er das genaue Verhältnis nicht bestimmt hat, gilt er als Entdecker dieser Beziehung zwischen Mol und der Anzahl der Moleküle eines Gases.

Die Zahl von Avogadro ist grundlegend für das Verständnis sowohl der Zusammensetzung von Molekülen als auch ihrer Wechselwirkungen und Kombinationen. Da sich beispielsweise ein Sauerstoffatom mit zwei Wasserstoffatomen zu einem Wassermolekül (H ₂ O) verbindet, verbindet sich ein Mol Sauerstoff (6.022,10 ^{23 O-Atome) mit zwei Mol Wasserstoff (2 × 6.022,10 23} H-Atome). bilden ein Mol H ₂ O.

Eine weitere Eigenschaft der Avogadro-Zahl ist, dass die Masse eines Mols einer Substanz gleich dem Molekulargewicht dieser Substanz ist. Zum Beispiel beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht von Wasser 18,016 Atommasseneinheiten (amu), also beträgt das Molekulargewicht von Wasser 18,016 Gramm.

Demnach würden in den 16,00 g/mol Sauerstoff die Anzahl der Wassermoleküle 6.022,10 ²³ Sauerstoffatome enthalten und in den 2,016 g Wasserstoff, die damit reagieren, doppelte (12.044,10 ²³ ) Wasserstoffatome.

Die sehr große Anzahl, die beim Zählen mikroskopischer Partikel erforderlich ist, könnte zu Unannehmlichkeiten führen, daher wurde die Zählung von Atomen und Molekülen mit der Einheit namens Mol gewählt. Ein Mol enthält also 6.022,10 ²³ der mikroskopisch kleinen Teilchen, aus denen die betreffende Substanz besteht.

Die Avogadro-Zahl ist die Anzahl der Moleküle in einem Mol. ^{Das bedeutet, dass pro Mol Wasser 6.022,10 23} Wassermoleküle vorhanden sind . Da wir 0,002775 Mol Wasser in einem Tropfen haben, könnten wir wie viele Moleküle wie folgt berechnen:

Moleküle in einem Wassertropfen = (6.022,10 ²³ Moleküle/Mol) x 0,002775 Mol = 1,67,10 ²¹ Wassermoleküle

Es gibt drei Atome pro Molekül Wasser. Wenn wir dies wissen und die Anzahl der Moleküle kennen, können wir die Atome erkennen, die sich in einem Wassertropfen befinden.

Atome in einem Wassertropfen = (3 Atome/Molekül) x 1,67,10 ²¹ = 5,01,10 ²¹ Atome

Wie viele Wassertropfen sind im Ozean?

Wenn man die Atome in einem Wassertropfen kennt, könnte man die paradox anmutende Frage stellen: Gibt es mehr Atome in einem Wassertropfen als Wassertropfen im Ozean? Dazu muss man wissen, dass die ungefähre Wassermenge in den Ozeanen der Erde etwa 1.338 Milliarden km ³ beträgt , was übersetzt 1.338,10 ²¹ Liter Wasser entspricht.

Anhand der Literzahl können Sie die Anzahl der Wassertropfen im Ozean ermitteln, indem Sie beide Mengen teilen:

Anzahl der Wassertropfen im Ozean = 1.338,10 ²¹ Liter Wasser / 5.0.10 ^-5 Liter pro Tropfen = 2.676,10 ²⁶ Tropfen

Diese Anzahl an Tropfen ist größer als die Anzahl an Atomen, sodass gefolgert werden kann, dass es mehr Wassertropfen im Ozean gibt als Moleküle oder Atome in einem einzigen Wassertropfen.

Verweise

Avogadros Zahl und der Maulwurf | Einführung in die Chemie . (2022). Abgerufen am 27. Februar 2022 von https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/ 

Helmenstine, A. (2020). Wie viele Moleküle und Atome in einem Wassertropfen? Abgerufen am 27. Februar 2022 von https://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/ 

Anzahl der Atome in einem Wassertropfen. (2016). Abgerufen am 27. Februar 2022 von https://chem.libretexts.org/Ancillary_Materials/Exemplars_and_Case_Studies/Exemplars/Biology/Number_of_Atoms_in_a_Drop_of_Water

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