Atom ve molekül sayısını hesaplamak için Avogadro sayısını kullanma

Avogadro sayısı veya Avogadro sabiti (NA ₎ , karbon-12 izotopunun tamamen saf bir örneğinin tam olarak 12 gramındaki karbon atomlarının sayısını temsil eder . Aynı zamanda herhangi bir maddenin 1 molünün içerdiği birim sayısını temsil eder ve 6,022 .10 ²³ mol ^-1 değerine sahiptir .

Kısacası, Avogadro sayısını anlamak ve kimyada hesaplamalar yapmak için nasıl kullanılacağını bilmek, bu bilim dalının merkezinde yer alan mol kavramını anlamanın en doğrudan yoludur. Bu nedenle, bu makalede, Avogadro sayısının kullanımını içeren iki tipik kimya probleminin nasıl çözüleceğini adım adım göstereceğiz.

Gerekli temelleri açıklamak için basit bir problemle başlayacağız ve ardından birkaç ayrı hesaplamayı içeren daha karmaşık bir probleme geçeceğiz.

sorun 1

ifade

0.500 g ağırlığında olduğunu bilerek bu sıvının bir damlasındaki su moleküllerinin sayısını belirleyin. Veri: PA _H = 1 amu, PA _O = 16 amu.

Çözüm

Her zaman olduğu gibi, herhangi bir sorunu çözeceğimiz zaman, ifadeyi analiz ederek ve ilgili verileri çıkararak başlamalıyız. Bu durumda elimizde sadece su olduğu, damlanın kütlesi ve hidrojen ile oksijenin atom ağırlıkları bilgisi vardır.

m _su = 0.500g

Suyun moleküler formülü H ₂ O’dur, bu nedenle moleküler ağırlığı :

Bilinmeyen, büyük harf N ile temsil edilen su moleküllerinin sayısıdır. Bu şekilde, küçük harf n ile temsil edilen mol sayısından farklıdır . Demek ki:

N _su = ?

Avogadro sabitini içeren çoğu sorunun yanı sıra bu sorunu çözmek için parçacık sayısı ile mol sayısı arasındaki ilişki kullanılır, bu ilişki aşağıdaki gibidir:

Bu özel durumda, N’yi bulmakla ilgileniyoruz, bu yüzden bu denklemi yeniden düzenlememiz gerekiyor. Ek olarak, aynı maddedeki birkaç maddenin mol veya parçacık sayılarını hesaplarken karışıklığı önlemek için hem hesapladığımız mol sayılarını hem de söz konusu belirli madde, atom veya iyona sahip parçacıkların sayılarını tanımlamanız her zaman tavsiye edilir. problem (ki bunu bir sonraki problemde yapacağız).

Yani, su taneciklerinin sayısını bulmak için kullanacağımız formül şöyle olacaktır:

Gördüğünüz gibi bilinmeyeni hesaplamak için suyun mol sayısına ihtiyacımız var. Neyse ki, bunlar aşağıdaki denklem kullanılarak su kütlesinden hesaplanabilir:

Molar kütlesine sayısal olarak eşit olan (ancak farklı birimlerle) suyun moleküler ağırlığına (PM) sahip olduğumuz için, sorunu çözmek için ihtiyacımız olan her şeye zaten sahibiz. Önce molleri hesaplayabilir ve sonra bunları parçacık sayısı formülünde yerine koyabiliriz veya mol ifadesini yukarıdaki denklemde yerine koyabilir ve tek bir hesaplama gerçekleştirebiliriz.

Bu durumda, ikincisini yapacağız:

Yani 0,500 gr su damlasında 1.673,10 ²² su molekülü vardır. Molekül sayısının, N’nin saf bir sayı olduğuna dikkat edin. Yani birimi yoktur. Hesapladığımız şeye, bu durumda su moleküllerine uygun olarak birimleri sona yerleştirmeliyiz.

sorun 2

ifade

Formülü Al 2 (S04 ) 3 .18H 2 O olan 10 mg hidratlı alüminyum _sülfat örneğinde bulunan sülfat iyonlarının sayısını ve toplam oksijen atomlarının sayısını belirleyin. _Tuzun molar _kütlesi 666.42 g.mol’dür _. ^-1 .

Çözüm

Yine bir dizi parçacık belirlemek istiyoruz, ancak bu durumda bu, bileşiğin tamamı değil (su örneğinde olduğu gibi), maddenin bazı kısımlarıdır. Molar kütleyi mol başına gram olarak aldığımızdan, kütleyi grama çevirerek başlamalıyız :

Bu verilerle, önceki problemde yaptığımız gibi, numunede bulunan tuzun molekül sayısını veya formül birimlerini hesaplayabiliriz. Ancak belirlemek istediğimiz bu değil.

Bununla birlikte, moleküler formülden, neye ihtiyacımız olduğunu hesaplamamızı sağlayacak basit stokiyometrik ilişkileri kurabiliriz:

Şimdi, formülden her formül tuz birimi için 3 sülfat iyonu olduğunu görebiliriz. Böylece tuz birimlerini basitçe bu stokiyometrik oranla çarparak sülfat iyonlarına dönüştürebiliriz:

Oksijen atomlarının sayısı için, sülfat iyonlarında bulunan tüm oksijenleri ve su moleküllerinde bulunanları toplamamız gerekir:

Bu ilişkiyle, sülfat iyonlarında yaptığımız gibi, numunedeki oksijen sayısını formül birimlerinin sayısından hesaplarız:

Referanslar

Avogadro’nun Numarası. (2021, 25 Haziran). https://chem.libretexts.org/@go/page/53765 adresinden alındı

Avogadro Sayısı ve Köstebek. (2021, 3 Ocak). https://bio.libretexts.org/@go/page/8788 adresinden alındı

Brown, T. (2021). Kimya: Merkezi Bilim (11. baskı). Londra, İngiltere: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ve Herranz, ZR (2020). Kimya (10. baskı). New York, NY: MCGRAW-HILL.

Köstebek ve Avogadro Sabiti. (2020, 15 Ağustos). https://chem.libretexts.org/@go/page/1338 adresinden alındı