一滴の水には何個の分子が含まれていますか?

周期表によると、水素の質量は 1.008 g/mol、酸素の質量は 16.00 g/mol です。したがって、水の 1 モルの質量は次のようになります。

水の質量 = 2 x 水素の質量 + 酸素の質量、

つまり:

水の質量 = 2 x (1.008 g/mol) + 16.00 g/mol = 18.016 g/mol。

したがって、水の 1 モルの質量は 18.016 グラムです。

水の密度

水の密度は、単位体積あたりの質量を求めるために使用されます。水の密度は温度によって変化することに注意してください。温度が低いほど、温度が高いときよりも密度が高くなります。水の密度の値の典型的な値は 1.00 g/m であると見なされます。したがって、1 mL の水は 1 グラムですが、水滴の体積はミリメートルよりも小さいため、考慮された 0.05 mL の滴の体積の質量を計算する必要があります。

水滴の質量 = 1 g/mL x 0.05 mL = 0.05 グラム

水滴の密度からその質量を知ることで、その質量に含まれるモル数を知ることができ、そのモル数は、質量を以前に計算された分子量で割ることで計算できることがわかります。

水滴のモル = 0.05 グラム x (1 モル/18.016 グラム) = 0.02775 モル

したがって、一滴の水には 0.002775 モルの水があると言えます。

原子、分子、アボガドロ数

Amadeo Avogadro は、特定の圧力と温度でのガスの体積は、その種類に関係なく、そのガス内の原子または分子の数に比例することを最初に提案しました。彼は正確な比率を決定しませんでしたが、モルとガスの分子数との間のこの関係を発見したと考えられています。

アボガドロ数は、分子の組成とそれらの相互作用および組み合わせの両方を理解するための基本です。たとえば、1 つの酸素原子が 2 つの水素原子と結合して水分子 (H ₂ O) を作成するため、1 モルの酸素 (6,022.10 ^{23 O 原子) は 2 モルの水素 (2 × 6,022.10 23} H 原子)と結合して、1モルのH ₂ Oを形成します。

アボガドロ数のもう 1 つの特性は、物質 1 モルの質量がその物質の分子量に等しいことです。たとえば、水の平均分子量は 18.016 原子質量単位 (amu) であるため、水のモル重量は 18.016 グラムです。

これによると、16.00 g/mol の酸素では、水分子の数は 6,022.10 ^{23 個}の酸素原子を含み、それと反応する 2.016 g の水素は二重 (12,044.10 ^{23 個}) の水素原子を含むことになります。

微細な粒子を数えるには非常に多くの数が必要になるため、モルという単位を使用して原子や分子を数えることが選択されました。したがって、1 モルには、問題の物質を構成する6,022.10 ^{23個の微細な粒子が含まれています。}

アボガドロ数は1モルあたりの分子数です。^{これは、水 1 モルあたり 6,022.10 23 個の}水分子があることを意味します。1 滴には 0.002775 モルの水があるので、次のように分子数を計算できます。

水滴中の分子 = (6,022.10 ²³分子/モル) x 0.002775 モル = 1.67.10 ²¹水分子

水の分子あたり 3 つの原子があります。これを知り、分子の数を知ることで、一滴の水に含まれる原子を知ることができます。

水滴中の原子 = (3 原子/分子) x 1.67.10 ²¹ = 5.01.10 ²¹原子

海の水滴は何滴ですか？

水滴の中の原子が分かれば、パラドックスのように思える次の質問を投げかけることができます: 海の中の水滴よりも水滴の中の原子の方が多いのですか? これを行うには、地球上の海洋の水量のおおよその推定値が約 1 兆 3,380 億 km ^{3であることを知っておく必要があります。これは、1,338.10 21}リットルの水に相当します。

リットル数に基づいて、海中の水滴の数を割り出し、両方の量を割ることができます。

海中の水滴の数 = 1,338.10 ²¹リットルの水 / 5.0.10 ^-1滴あたり 5 リットル = 2,676.10 ²⁶滴

この滴の数は原子の数よりも多いため、1 滴の水に含まれる分子や原子よりも多くの水滴が海にあると結論付けることができます。

参考文献

アボガドロ数とほくろ 化学入門。(2022)。2022 年 2 月 27 日にhttps://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/から取得 

Helmenstine、A.（2020）。一滴の水に含まれる分子と原子の数は? 2022 年 2 月 27 日にhttps://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/から取得 

一滴の水に含まれる原子の数。（2016）。2022 年 2 月 27 日にhttps://chem.libretexts.org/Ancillary_Materials/Exemplars_and_Case_Studies/Exemplars/Biology/Number_of_Atoms_in_a_Drop_of_Waterから取得

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