Hur många molekyler finns i en droppe vatten?

Enligt det periodiska systemet är vätemassan 1,008 g/mol och syremassan 16,00 g/mol; Så massan av en mol vatten är:

Vattenmassa = 2 x massa väte + massa syre,

det vill säga:

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

Därför är massan av en mol vatten 18,016 gram.

vattentäthet

Vattnets densitet används för att hitta massan per volymenhet. Tänk på att vattnets densitet varierar med temperaturen, så att vatten vid lägre temperaturer är tätare än när det är vid högre temperaturer. Det typiska värdet för värdet på vattentätheten antas vara 1,00 g/m; alltså, 1 ml vatten har 1 gram, men en vattendroppe har en volym som är mindre än den millimeter som vi talar om, så massan för den betraktade volymen av en droppe på 0,05 ml skulle behöva beräknas.

Massa av en droppe vatten = 1 g/mL x 0,05 mL = 0,05 gram

Genom att känna till massan av en vattendroppe utifrån dess densitet kan vi veta molerna som finns i den massan, med vetskapen om att molerna kan beräknas från massan dividerat med molekylmassan som redan har beräknats tidigare. .

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

Därför kan vi säga att i en droppe vatten finns 0,002775 mol vatten.

Atomer, molekyler och Avogadros antal

Amadeo Avogadro föreslog först att volymen av en gas vid ett givet tryck och temperatur är proportionell mot antalet atomer eller molekyler i den gasen, oavsett dess typ. Även om han inte bestämde det exakta förhållandet, anses han som upptäckaren av detta förhållande mellan mol och antalet molekyler i en gas.

Avogadros nummer är grundläggande för att förstå både sammansättningen av molekyler och deras interaktioner och kombinationer. Till exempel, eftersom en syreatom kommer att kombineras med två väteatomer för att skapa en vattenmolekyl (H ₂ O), kommer en mol syre (6 022,10 ²³ O-atomer) att kombineras med två mol väte (2 × 6 022,10 ²³ H-atomer) för att bildar en mol H ₂ O.

En annan egenskap hos Avogadros tal är att massan av en mol av ett ämne är lika med molekylvikten för det ämnet. Till exempel är den genomsnittliga molekylvikten för vatten 18,016 atommassaenheter (amu), så en molvikt för vatten är 18,016 gram.

Enligt detta, i de 16,00 g/mol syre, skulle antalet vattenmolekyler innehålla 6 022,10 ²³ syreatomer, och de 2,016 g väte som reagerar med det skulle innehålla dubbla (12 044,10 ²³ ) väteatomer.

De mycket stora siffrorna som är involverade i att räkna mikroskopiska partiklar kan leda till olägenheter, så man har valt att räkna atomer och molekyler med den enhet som kallas mol. En mullvad innehåller alltså 6 022,10 ²³ av de mikroskopiska partiklar som utgör ämnet i fråga.

Avogadros tal är antalet molekyler i en mullvad. Det betyder att det per mol vatten kommer att finnas 6 022,10 ²³ vattenmolekyler. Eftersom vi har 0,002775 mol vatten i en droppe, kan vi beräkna hur många molekyler det är enligt följande:

Molekyler i en droppe vatten = (6 022,10 ²³ molekyler/mol) x 0,002775 mol = 1,67,10 ²¹ molekyler vatten

Det finns tre atomer per vattenmolekyl. Genom att veta detta och veta antalet molekyler kan vi känna till atomerna som finns i en vattendroppe.

Atomer i en droppe vatten = (3 atomer/molekyl) x 1.67.10 ²¹ = 5.01.10 ²¹ atomer

Hur många droppar vatten finns i havet?

När atomerna i en vattendroppe väl är kända kan följande fråga ställas, vilket verkar som en paradox: finns det fler atomer i en vattendroppe än vattendroppar i havet? För att göra detta måste det vara känt att den ungefärliga uppskattningen av vatten i haven på jorden är cirka 1 338 miljarder km ³ , vilket översätts som 1 338,10 ²¹ liter vatten.

Baserat på antalet liter kan du ta reda på antalet droppar vatten i havet, dividera båda mängderna:

Antal vattendroppar i havet = 1 338,10 ²¹ liter vatten / 5,0,10 ^-5 liter per droppe = 2 676,10 ²⁶ droppar

Detta antal droppar är större än antalet atomer, så man kan dra slutsatsen att det finns fler droppar vatten i havet än det finns molekyler eller atomer i en enda droppe vatten.

Referenser

Avogadros nummer och mullvaden | Introduktion till kemi . (2022). Hämtad 27 februari 2022 från https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/avogadros-number-and-the-mole/ 

Helmenstine, A. (2020). Hur många molekyler och atomer i en vattendroppe? Hämtad den 27 februari 2022 från https://sciencenotes.org/how-many-molecules-and-atoms-in-a-drop-of-water/ 

Antal atomer i en vattendroppe. (2016). Hämtad 27 februari 2022 från 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/