Χρησιμοποιώντας τον αριθμό του Avogadro για τον υπολογισμό του αριθμού των ατόμων και των μορίων

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Ο αριθμός του Avogadro, ή η σταθερά του Avogadro (N A ), αντιπροσωπεύει τον αριθμό των ατόμων άνθρακα σε ακριβώς 12 γραμμάρια ενός εντελώς καθαρού δείγματος του ισοτόπου άνθρακα-12 . Ταυτόχρονα, αντιπροσωπεύει τον αριθμό των μονάδων που περιέχονται σε 1 mol οποιασδήποτε ουσίας και έχει τιμή 6.022 ,10 23 mol -1 .

Εν ολίγοις, η κατανόηση του αριθμού του Avogadro και η γνώση του τρόπου χρήσης του για τη διενέργεια υπολογισμών στη χημεία είναι ο πιο άμεσος τρόπος για να κατανοήσουμε την έννοια του μωρού, που είναι κεντρικός σε αυτόν τον κλάδο της επιστήμης. Γι’ αυτό, σε αυτό το άρθρο, θα δείξουμε, βήμα προς βήμα, πώς να λύσουμε δύο τυπικά προβλήματα χημείας που περιλαμβάνουν τη χρήση του αριθμού του Avogadro.

Θα ξεκινήσουμε με ένα απλό πρόβλημα για να εξηγήσουμε τις απαραίτητες βάσεις και στη συνέχεια θα προχωρήσουμε σε ένα πιο σύνθετο πρόβλημα που περιλαμβάνει αρκετούς ξεχωριστούς υπολογισμούς.

πρόβλημα 1

δήλωση

Προσδιορίστε τον αριθμό των μορίων νερού σε μια σταγόνα αυτού του υγρού, γνωρίζοντας ότι ζυγίζει 0,500 g. Δεδομένα: PA H = 1 amu, PA O = 16 amu.

Λύση

Όπως πάντα όταν πρόκειται να λύσουμε οποιοδήποτε πρόβλημα, πρέπει να ξεκινήσουμε με την ανάλυση της δήλωσης και την εξαγωγή των σχετικών δεδομένων. Στην περίπτωση αυτή, έχουμε μόνο ως πληροφορία το γεγονός ότι πρόκειται για νερό, τη μάζα της σταγόνας και τα ατομικά βάρη υδρογόνου και οξυγόνου.

m νερό = 0,500g

Ο μοριακός τύπος του νερού είναι H 2 O, άρα το μοριακό του βάρος είναι:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Ο άγνωστος είναι ο αριθμός των μορίων του νερού, ο οποίος αντιπροσωπεύεται με το κεφαλαίο γράμμα N. Με αυτόν τον τρόπο διαφέρει από τον αριθμό των moles που αντιπροσωπεύεται από το πεζό n . Δηλαδή:

Ν νερό = ?

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, καθώς και των περισσότερων προβλημάτων που περιλαμβάνουν τη σταθερά του Avogadro, χρησιμοποιείται η σχέση μεταξύ του αριθμού των σωματιδίων και του αριθμού των γραμμομορίων, η οποία είναι η εξής:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Στη συγκεκριμένη περίπτωση, μας ενδιαφέρει να βρούμε το Ν, επομένως πρέπει να αναδιατάξουμε αυτήν την εξίσωση. Επιπλέον, είναι πάντα σκόπιμο να αναγνωρίζουμε τόσο τον αριθμό των μορίων που υπολογίζουμε όσο και τους αριθμούς των σωματιδίων με τη συγκεκριμένη ουσία, άτομο ή ιόν, για να αποφευχθεί η σύγχυση κατά τον υπολογισμό των γραμμομορίων ή των αριθμών σωματιδίων πολλών ουσιών στο ίδιο πρόβλημα (το οποίο θα κάνουμε στο επόμενο πρόβλημα).

Έτσι, ο τύπος που θα χρησιμοποιήσουμε για να βρούμε τον αριθμό των σωματιδίων του νερού θα είναι:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Όπως μπορείτε να δείτε, για να υπολογίσουμε το άγνωστο που θέλουμε χρειαζόμαστε τον αριθμό των γραμμομορίων νερού. Ευτυχώς, αυτά μπορούν να υπολογιστούν από τη μάζα του νερού χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Εφόσον έχουμε το μοριακό βάρος του νερού (PM) που είναι αριθμητικά ίσο με τη μοριακή του μάζα (αλλά με διαφορετικές μονάδες), τότε έχουμε ήδη όλα όσα χρειαζόμαστε για να λύσουμε το πρόβλημα. Μπορούμε να υπολογίσουμε πρώτα τα mole και μετά να τα αντικαταστήσουμε στον τύπο για τον αριθμό των σωματιδίων ή μπορούμε να αντικαταστήσουμε την έκφραση για moles στην παραπάνω εξίσωση και να πραγματοποιήσουμε έναν μόνο υπολογισμό.

Σε αυτή την περίπτωση, θα κάνουμε το δεύτερο:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Έτσι, σε μια σταγόνα 0,500 g νερού υπάρχουν 1.673,10 22 μόρια νερού. Σημειώστε ότι ο αριθμός των μορίων, Ν, είναι καθαρός αριθμός. Δηλαδή δεν έχει μονάδες. Πρέπει να τοποθετήσουμε τις μονάδες στο τέλος όπως αρμόζει σε αυτό που υπολογίζουμε, σε αυτήν την περίπτωση, τα μόρια του νερού.

πρόβλημα 2

δήλωση

Προσδιορίστε τον αριθμό των θειικών ιόντων και τον αριθμό των συνολικών ατόμων οξυγόνου που υπάρχουν σε ένα δείγμα 10 mg ενυδατωμένου θειικού αργιλίου του οποίου ο τύπος είναι Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O. Η μοριακή μάζα του άλατος είναι 666,42 g.mol -1 .

Λύση

Και πάλι θέλουμε να προσδιορίσουμε έναν αριθμό σωματιδίων, αλλά σε αυτή την περίπτωση δεν πρόκειται για ολόκληρη την ένωση (όπως στην περίπτωση του νερού) αλλά για ορισμένα μέρη της ουσίας. Πρέπει να ξεκινήσουμε μετατρέποντας τη μάζα σε γραμμάρια αφού έχουμε τη μοριακή μάζα σε γραμμάρια ανά mole :

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Με αυτά τα δεδομένα μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των μορίων ή των μονάδων τύπου του άλατος που υπάρχουν στο δείγμα με τον ίδιο τρόπο που κάναμε στο προηγούμενο πρόβλημα. Δεν είναι όμως αυτό που θέλουμε να προσδιορίσουμε.

Ωστόσο, από τον μοριακό τύπο μπορούμε να δημιουργήσουμε τις απλές στοιχειομετρικές σχέσεις που θα μας επιτρέψουν να υπολογίσουμε τι χρειαζόμαστε:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Τώρα, μπορούμε να δούμε από τον τύπο ότι υπάρχουν 3 θειικά ιόντα για κάθε μονάδα φόρμουλας αλατιού. Μπορούμε λοιπόν να μετατρέψουμε μονάδες αλατιού σε θειικά ιόντα πολλαπλασιάζοντας απλά με αυτή τη στοιχειομετρική αναλογία:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Για τον αριθμό των ατόμων οξυγόνου, πρέπει να προσθέσουμε όλα τα οξυγόνα που υπάρχουν στα θειικά ιόντα και αυτά που υπάρχουν στα μόρια του νερού:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

Με αυτή τη σχέση, υπολογίζουμε τον αριθμό των οξυγόνων στο δείγμα από τον αριθμό των μονάδων τύπου όπως κάναμε με τα θειικά ιόντα:

παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία
παράδειγμα του αριθμού του Avogadro στη χημεία

βιβλιογραφικές αναφορές

Ο αριθμός του Avogadro. (2021, 25 Ιουνίου). Ανακτήθηκε από https://chem.libretexts.org/@go/page/53765

Ο αριθμός του Avogadro και ο τυφλοπόντικας. (2021, 3 Ιανουαρίου). Ανακτήθηκε από https://bio.libretexts.org/@go/page/8788

Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11η έκδ.). Λονδίνο, Αγγλία: Εκπαίδευση Pearson.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η έκδ.). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: MCGRAW-HILL.

The Mole και η Constant του Avogadro. (2020, 15 Αυγούστου). Ανακτήθηκε από https://chem.libretexts.org/@go/page/1338

-Διαφήμιση-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados