Kuinka monta molekyyliä on vesipisarassa?

Jaksollisen taulukon mukaan vedyn massa on 1,008 g/mol ja hapen massa 16,00 g/mol; Joten yhden vesimoolin massa on:

Veden massa = 2 x vedyn massa + hapen massa,

tarkoittaen:

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

Siksi yhden vesimoolin massa on 18,016 grammaa.

veden tiheys

Veden tiheyttä käytetään määrittämään massa tilavuusyksikköä kohti. Muista, että veden tiheys vaihtelee lämpötilan mukaan, joten alemmissa lämpötiloissa oleva vesi on tiheämpää kuin korkeammissa lämpötiloissa. Veden tiheyden arvon tyypilliseksi arvoksi on otettu 1,00 g/m; siis 1 ml:ssa vettä on 1 gramma, mutta vesipisaran tilavuus on pienempi kuin millimetri, josta puhumme, joten 0,05 ml:n pisaran massa olisi laskettava.

Vesipisaran massa = 1 g/ml x 0,05 ml = 0,05 grammaa

Kun tiedetään vesipisaran massa sen tiheydestä, voimme tietää moolit, jotka ovat siinä massassa, tietäen, että moolit voidaan laskea massasta jaettuna jo aiemmin lasketulla molekyylimassalla.

Moolit vesipisarassa = 0,05 grammaa x (1 mol/18,016 grammaa) = 0,02775 mol

Siksi voimme sanoa, että vesipisarassa on 0,002775 moolia vettä.

Atomit, molekyylit ja Avogadron luku

Amadeo Avogadro ehdotti ensin, että kaasun tilavuus tietyssä paineessa ja lämpötilassa on verrannollinen kaasussa olevien atomien tai molekyylien lukumäärään sen tyypistä riippumatta. Vaikka hän ei määrittänyt tarkkaa suhdetta, häntä pidetään tämän moolien ja kaasun molekyylien lukumäärän välisen suhteen löytäjänä.

Avogadron luku on perustavanlaatuinen sekä molekyylien koostumuksen että niiden vuorovaikutusten ja yhdistelmien ymmärtämisessä. Esimerkiksi, koska yksi happiatomi yhdistyy kahteen vetyatomiin vesimolekyylin (H ₂ O) muodostamiseksi, yksi mooli happea (6 022,10 ²³ O-atomia) yhdistyy kahden moolin kanssa vetyä (2 × 6 022,10 ²³ H-atomia). muodostavat yhden moolin H20 _: ta.

Toinen Avogadron luvun ominaisuus on, että aineen yhden moolin massa on yhtä suuri kuin kyseisen aineen molekyylipaino . Esimerkiksi veden keskimääräinen molekyylipaino on 18,016 atomimassayksikköä (amu), joten veden moolipaino on 18,016 grammaa.

Tämän mukaan 16,00 g/mol happea sisältäisi vesimolekyylien lukumäärä 6 022,10 ²³ happiatomia ja sen kanssa reagoiva 2,016 g vetyä sisältäisi kaksinkertaisen (12 044,10 ²³ ) vetyatomin.

Mikroskooppisten hiukkasten laskemiseen liittyvät erittäin suuret luvut voivat aiheuttaa haittoja, joten atomien ja molekyylien laskemiseen on valittu mooli-niminen yksikkö. Näin ollen mooli sisältää 6 022,10 ²³ mikroskooppisia hiukkasia, jotka muodostavat kyseisen aineen.

Avogadron luku on molekyylien lukumäärä moolissa. Tämä tarkoittaa, että yhtä moolia vettä kohti on 6 022,10 ²³ vesimolekyyliä. Koska meillä on 0,002775 moolia vettä pisarassa, voisimme laskea kuinka monta molekyyliä se on seuraavasti:

Molekyylit vesipisarassa = (6 022,10 ²³ molekyyliä/mooli) x 0,002775 moolia = 1,67,10 ²¹ molekyyliä vettä

Jokaisessa vesimolekyylissä on kolme atomia. Kun tiedämme tämän ja tiedämme molekyylien lukumäärän, voimme tietää vesipisarassa olevat atomit.

Atomit vesipisarassa = (3 atomia/molekyyli) x 1.67.10 ²¹ = 5.01.10 ²¹ atomia

Kuinka monta pisaraa vettä on meressä?

Kun vesipisaran atomit tiedetään, voidaan esittää seuraava kysymys, joka näyttää paradoksilta: onko vesipisarassa enemmän atomeja kuin vesipisaroita valtameressä? Tätä varten on tiedettävä, että likimääräinen arvio maan valtamerten vedestä on noin 1 338 miljardia km ³ , mikä tarkoittaa 1 338,10 ²¹ litraa vettä.

Litramäärän perusteella voit selvittää valtameressä olevien vesipisaroiden määrän jakamalla molemmat määrät:

Vesipisaroiden määrä valtameressä = 1 338,10 ²¹ litraa vettä / 5,0,10 ^-5 litraa pisaraa kohti = 2 676,10 ²⁶ tippaa

Tämä pisaroiden määrä on suurempi kuin atomien lukumäärä, joten voidaan päätellä, että valtameressä on enemmän vesipisaroita kuin yhdessä vesipisarassa on molekyylejä tai atomeja.

Viitteet

Avogadron numero ja myyrä | Johdatus kemiaan . (2022). Haettu 27. helmikuuta 2022 osoitteesta https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/ 

Helmenstine, A. (2020). Kuinka monta molekyyliä ja atomia vesipisarassa? Haettu 27. helmikuuta 2022 osoitteesta https://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/ 

Atomien lukumäärä vesipisarassa. (2016). Haettu 27. helmikuuta 2022 osoitteesta 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/