Jokainen jaksollista taulukkoa huolellisesti tutkinut opiskelija luultavasti huomasi, että se sisältää kemiallisen alkuaineen numeron lisäksi tietoa atomin painosta. Tässä artikkelissa tarkastellaan, mikä moolimassa on ja missä sitä käytetään.
Mikä on myyrä?
Ennen kuin vastaat kysymykseen "mikä on moolimassa", on ymmärrettävä niin tärkeä kemian suuruus kuin mooli.
1800-luvulla Amedeo Avogadro, tutkiessaan huolellisesti Gay-Lussac-lakia ihanteellisille kaasuille isokorisessa prosessissa, tuli siihen tulokseen, että sama määrä eri aineita samoissa olosuhteissa (lämpötila ja paine) sisältää saman määrän atomeista tai molekyyleistä. Avogadron ideat olivat ristiriidassa sen aikaisten teorioiden kanssa kaasumaisten aineiden kemiallisesta rakenteesta ja käyttäytymisestä, joten ne hyväksyttiin vasta puoli vuosisataa myöhemmin.
1900-luvun alussa nykyaikaisempien teknologioiden avulla oli mahdollista määrittää vetymolekyylien lukumäärä 2 grammassa tätä kaasua. Tätä määrää kutsutaan"mooli". Itse termin otti käyttöön Wilhelm Ostwald, latinan kielestä se tarkoittaa "kasa", "klusteri".
Vuonna 1971 moolista tuli yksi SI-järjestelmän seitsemästä perusmittayksiköstä. Tällä hetkellä 1 mooli ymmärretään piiatomien lukumääräksi, joka sisältyy ihanteelliseen palloon, jonka massa on 0,028085 kg. Sitä hiukkasten lukumäärää, joka vastaa yhtä moolia, kutsutaan Avogadron numeroksi. Se on noin 6,021023.
Mikä on moolimassa?
Nyt voimme palata artikkelin aiheeseen. Mooli ja moolimassa ovat kaksi toisiinsa liittyvää määrää. Toinen on minkä tahansa aineen yhden moolin paino. Ilmeisesti kemiallisen alkuaineen tyyppi tai tietyn kaasun molekyylin koostumus määrittää suoraan moolimassan. Tämän määritelmän mukaan voidaan kirjoittaa seuraava lauseke:
M=ma NA.
Missä ma on yhden atomin massa, NA on Avogadron luku. Toisin sanoen M:n arvon saamiseksi on tarpeen kertoa yhden hiukkasen (molekyylin, atomin, atomiklusterin) paino Avogadro-luvulla.
Kuten artikkelin johdannossa todettiin, jokainen jaksollisen taulukon elementti sisältää tietoja sen atomimassasta. Se on paino grammoina per mooli. Ilmeisesti moolimassan saamiseksi kg / mol taulukon arvo tulisi jakaa 1000:lla. Esimerkiksi niobiumille numerolla 41 näemme luvun 92,9, eli 1 mooli sen atomeja painaa 92,9 grammaa.
Missä M:tä käytetään kemiassa?
Tiedä nytmikä on moolimassa, harkitse missä sitä käytetään kemiassa.
Aineen määrän ja moolimassan käsitteellä on tärkeä rooli kemiallisten reaktioiden valmistelussa, koska ne menevät vain tiukan reagenssisuhteen kanssa. Esimerkiksi vedyn palamisen reaktio vesimolekyylin muodostumisen kanssa on esitetty alla:
2H2+ O2=2H2O.
Voidaan nähdä, että 2 moolia vetyä, joiden massa on 4 grammaa, reagoi ilman jäännöstä 1 moolin kanssa 32 grammaa happea. Tämän seurauksena muodostuu 2 moolia vesimolekyylejä, joiden indikaattori on 36 grammaa. Näistä kuvista on selvää, että kemiallisten muutosten prosessissa massa säilyy. Todellisuudessa lähtöaineiden ja konversiotuotteiden paino on hieman erilainen. Tämä pieni ero johtuu reaktion lämpövaikutuksesta. Massaero voidaan laskea käyttämällä Einsteinin kaavaa painon ja energian suhteuttamiseen.
Kemiassa moolimassan käsite liittyy läheisesti myös samannimiseen pitoisuuteen. Yleensä nesteisiin liukenevia kiinteitä aineita luonnehditaan moolimäärällä litrassa, eli moolipitoisuudella.
On tärkeää ymmärtää, että tarkasteltava arvo on vakio vain tietylle kemialliselle alkuaineelle tai tietylle yhdisteelle, esimerkiksi H2se on 2 g/mol, ja O 3 - 48 g/mol. Jos sen arvo yhdelle yhdisteelle on suurempi kuin toiselle, tämä tarkoittaa, että ensimmäisen aineen alkuainehiukkasella on suurempi massa kuin toisella.
Kaasut ja niiden moolitilavuus
Moolimassa liittyy myös ihanteelliseen fysiikkaankaasut. Sitä käytetään erityisesti määritettäessä kaasujärjestelmän tilavuutta tietyissä ulkoisissa olosuhteissa, jos aineen määrä on tiedossa.
Ihanteelliset kaasut kuvataan Clapeyron-Mendeleev-yhtälöllä, joka näyttää tältä:
PV=nRT.
Tässä n on aineen määrä, joka on suhteessa moolimassaan seuraavasti:
n=m / M.
Kaasun tilavuus voidaan määrittää, jos sen m, lämpötila T ja paine P tunnetaan seuraavalla kaavalla:
V=mRT / (MP).
Moolitilavuus on tilavuus, joka 0 oC:ssa ja yhden ilmakehän paineessa vie 1 moolin mitä tahansa kaasua. Yllä olevasta kaavasta voit laskea tämän arvon, se on 22,4 litraa.
