Πόσα μόρια υπάρχουν σε μια σταγόνα νερού;

Σύμφωνα με τον περιοδικό πίνακα, η μάζα του υδρογόνου είναι 1,008 g/mol και η μάζα του οξυγόνου είναι 16,00 g/mol. Άρα, η μάζα ενός mol νερού είναι:

Μάζα νερού = 2 x μάζα υδρογόνου + μάζα οξυγόνου,

δηλαδή:

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

Επομένως, η μάζα ενός mole νερού είναι 18,016 γραμμάρια.

πυκνότητα νερού

Η πυκνότητα του νερού χρησιμοποιείται για την εύρεση της μάζας ανά μονάδα όγκου. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η πυκνότητα του νερού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, έτσι ώστε το νερό σε χαμηλότερες θερμοκρασίες να είναι πιο πυκνό από όταν βρίσκεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Η τυπική τιμή της τιμής της πυκνότητας του νερού θεωρείται ότι είναι 1,00 g/m. Έτσι, 1 mL νερού έχει 1 γραμμάριο, αλλά μια σταγόνα νερού έχει όγκο μικρότερο από το χιλιοστό για το οποίο μιλάμε, επομένως θα πρέπει να υπολογιστεί η μάζα για αυτόν τον θεωρούμενο όγκο μιας σταγόνας 0,05 mL.

Μάζα μιας σταγόνας νερού = 1 g/mL x 0,05 mL = 0,05 γραμμάρια

Γνωρίζοντας τη μάζα μιας σταγόνας νερού από την πυκνότητά της, μπορούμε να γνωρίζουμε τα mole που βρίσκονται σε αυτή τη μάζα, γνωρίζοντας ότι τα mole μπορούν να υπολογιστούν από τη μάζα διαιρούμενη με τη μοριακή μάζα που έχει ήδη υπολογιστεί προηγουμένως.

Moles σε μια σταγόνα νερού = 0,05 γραμμάρια x (1 mol/18,016 γραμμάρια) = 0,02775 moles

Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι σε μια σταγόνα νερού υπάρχουν 0,002775 mole νερού.

Άτομα, μόρια και αριθμός Avogadro

Ο Amadeo Avogadro πρότεινε για πρώτη φορά ότι ο όγκος ενός αερίου σε μια δεδομένη πίεση και θερμοκρασία είναι ανάλογος με τον αριθμό των ατόμων ή μορίων σε αυτό το αέριο, ανεξάρτητα από τον τύπο του. Αν και δεν προσδιόρισε την ακριβή αναλογία, θεωρείται ο ανακάλυψε αυτή τη σχέση μεταξύ των μορίων και του αριθμού των μορίων ενός αερίου.

Ο αριθμός του Avogadro είναι θεμελιώδης για την κατανόηση τόσο της σύνθεσης των μορίων όσο και των αλληλεπιδράσεων και των συνδυασμών τους. Για παράδειγμα, εφόσον ένα άτομο οξυγόνου θα συνδυαστεί με δύο άτομα υδρογόνου για να δημιουργήσει ένα μόριο νερού (H ₂ O), ένα mole οξυγόνου (6.022,10 ²³ O άτομα) θα συνδυαστεί με δύο mole υδρογόνου (2 × 6.022,10 ²³ άτομα H) για να σχηματίστε ένα mole H ₂ O.

Μια άλλη ιδιότητα του αριθμού του Avogadro είναι ότι η μάζα ενός mol μιας ουσίας είναι ίση με το μοριακό βάρος αυτής της ουσίας. Για παράδειγμα, το μέσο μοριακό βάρος του νερού είναι 18,016 μονάδες ατομικής μάζας (amu), άρα ένα μοριακό βάρος νερού είναι 18,016 γραμμάρια.

Σύμφωνα με αυτό, στα 16,00 g/mol οξυγόνου, ο αριθμός των μορίων του νερού θα περιέχει 6.022,10 ²³ άτομα οξυγόνου και τα 2,016 g υδρογόνου που αντιδρούν μαζί του θα περιέχουν διπλά (12,044,10 ²³ ) άτομα υδρογόνου.

Οι πολύ μεγάλοι αριθμοί που εμπλέκονται στην καταμέτρηση των μικροσκοπικών σωματιδίων θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ταλαιπωρία, γι’ αυτό επιλέχθηκε η μέτρηση ατόμων και μορίων χρησιμοποιώντας τη μονάδα που ονομάζεται mole. Έτσι, ένα mole περιέχει 6.022,10 ²³ από τα μικροσκοπικά σωματίδια που συνθέτουν την εν λόγω ουσία.

Ο αριθμός του Avogadro είναι ο αριθμός των μορίων σε ένα mole. Αυτό σημαίνει ότι ανά mole νερού θα υπάρχουν 6.022,10 ²³ μόρια νερού. Εφόσον έχουμε 0,002775 mol νερού σε μια σταγόνα, θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε πόσα μόρια είναι ως εξής:

Μόρια σε μια σταγόνα νερού = (6.022,10 ²³ μόρια/mol) x 0,002775 moles = 1,67,10 ²¹ μόρια νερού

Υπάρχουν τρία άτομα ανά μόριο νερού. Γνωρίζοντας αυτό, και γνωρίζοντας τον αριθμό των μορίων, μπορούμε να γνωρίζουμε τα άτομα που βρίσκονται σε μια σταγόνα νερού.

Άτομα σε μια σταγόνα νερού = (3 άτομα/μόριο) x 1,67,10 ²¹ = 5,01,10 ²¹ άτομα

Πόσες σταγόνες νερού υπάρχουν στον ωκεανό;

Μόλις γίνουν γνωστά τα άτομα σε μια σταγόνα νερού, θα μπορούσε να τεθεί το ακόλουθο ερώτημα, το οποίο μοιάζει με παράδοξο: υπάρχουν περισσότερα άτομα σε μια σταγόνα νερού από σταγόνες νερού στον ωκεανό; Για να γίνει αυτό, πρέπει να είναι γνωστό ότι η κατά προσέγγιση εκτίμηση του νερού στους ωκεανούς στη Γη είναι περίπου 1.338 δισεκατομμύρια km ³ , που μεταφράζεται ως 1.338,10 ²¹ λίτρα νερού.

Με βάση τον αριθμό των λίτρων, μπορείτε να μάθετε τον αριθμό των σταγόνων νερού στον ωκεανό, διαιρώντας και τις δύο ποσότητες:

Αριθμός σταγόνων νερού στον ωκεανό = 1.338,10 ²¹ λίτρα νερού / 5.0.10 ^-5 λίτρα ανά σταγόνα = 2.676,10 ²⁶ σταγόνες

Αυτός ο αριθμός σταγόνων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ατόμων, επομένως μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχουν περισσότερες σταγόνες νερού στον ωκεανό από όσες υπάρχουν μόρια ή άτομα σε μία μόνο σταγόνα νερού.

βιβλιογραφικές αναφορές

Ο αριθμός του Avogadro και ο τυφλοπόντικας | Εισαγωγή στη Χημεία . (2022). Ανακτήθηκε στις 27 Φεβρουαρίου 2022 από https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/ 

Helmenstine, A. (2020). Πόσα μόρια και άτομα σε μια σταγόνα νερού; Ανακτήθηκε στις 27 Φεβρουαρίου 2022 από https://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/ 

Αριθμός ατόμων σε μια σταγόνα νερού. (2016). Ανακτήθηκε στις 27 Φεβρουαρίου 2022 από 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/