Folosind numărul lui Avogadro pentru a calcula numărul de atomi și molecule

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


Numărul lui Avogadro, sau constanta lui Avogadro (NA ) , reprezintă numărul de atomi de carbon din exact 12 grame dintr-o probă complet pură de izotop de carbon-12 . În același timp, reprezintă numărul de unități conținute în 1 mol de orice substanță și are o valoare de 6.022 .10 23 mol -1 .

Pe scurt, înțelegerea numărului lui Avogadro și știind cum să-l folosească pentru a efectua calcule în chimie este cea mai directă modalitate de a înțelege conceptul de aluniță, care este esențial pentru această ramură a științei. De aceea, în acest articol, vom arăta, pas cu pas, cum se rezolvă două probleme tipice de chimie care implică utilizarea numărului lui Avogadro.

Vom începe cu o problemă simplă pentru a explica bazele necesare, apoi vom trece la o problemă mai complexă care implică mai multe calcule separate.

problema 1

afirmație

Determinați numărul de molecule de apă dintr-o picătură din acest lichid, știind că cântărește 0,500 g. Date: PA H = 1 amu, PA O = 16 amu.

Soluţie

Ca întotdeauna când vom rezolva orice problemă, trebuie să începem prin a analiza declarația și a extrage datele relevante. În acest caz, avem doar ca informație faptul că este apă, masa picăturii și greutățile atomice ale hidrogenului și oxigenului.

m apă = 0,500g

Formula moleculară a apei este H 2 O, deci greutatea sa moleculară este:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Necunoscutul este numărul de molecule de apă, care este reprezentat de litera majusculă N. În acest fel diferă de numărul de moli care este reprezentat de literele mici n . Adică:

N apă = ?

Pentru a rezolva această problemă, precum și majoritatea problemelor care implică constanta lui Avogadro, se utilizează relația dintre numărul de particule și numărul de moli, care este următoarea:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

În acest caz particular, suntem interesați să găsim N, așa că trebuie să rearanjam această ecuație. În plus, este întotdeauna recomandabil să identificăm atât numărul de moli pe care le calculăm, cât și numărul de particule cu substanța, atomul sau ionul în cauză, pentru a evita confuzia atunci când calculăm moli sau numere de particule ale mai multor substanțe din același problemă (ceea ce vom face în următoarea problemă).

Deci, formula pe care o vom folosi pentru a găsi numărul de particule de apă va fi:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

După cum puteți vedea, pentru a calcula necunoscuta pe care o dorim, avem nevoie de numărul de moli de apă. Din fericire, acestea pot fi calculate din masa de apă folosind următoarea ecuație:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Deoarece avem greutatea moleculară a apei (PM) care este numeric egală cu masa ei molară (dar cu unități diferite), atunci avem deja tot ce ne trebuie pentru a rezolva problema. Putem calcula mai întâi molii și apoi îi putem înlocui în formula pentru numărul de particule sau putem înlocui expresia pentru moli în ecuația de mai sus și să efectuăm un singur calcul.

În acest caz, vom face a doua:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Deci, într-o picătură de apă de 0,500 g există 1.673,10 22 de molecule de apă. Rețineți că numărul de molecule, N, este un număr pur. Adică nu are unități. Trebuie să plasăm unitățile la sfârșit în funcție de ceea ce calculăm, în acest caz, molecule de apă.

problema 2

afirmație

Determinați numărul de ioni sulfat și numărul total de atomi de oxigen prezenți într-o probă de 10 mg de sulfat de aluminiu hidratat a cărei formulă este Al 2 ( SO 4 ) 3 .18H 2 O. Masa molară a sării este de 666,42 g.mol -1 .

Soluţie

Din nou dorim să determinăm un număr de particule, dar în acest caz nu este vorba de întregul compus (ca în cazul apei), ci de unele părți ale substanței. Trebuie să începem prin a transforma masa în grame, deoarece avem masa molară în grame pe mol :

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Cu aceste date putem calcula numărul de molecule sau unități de formulă ale sării care sunt prezente în probă în același mod ca și în problema anterioară. Dar nu asta vrem să stabilim.

Cu toate acestea, din formula moleculară putem stabili relațiile stoichiometrice simple care ne vor permite să calculăm ceea ce avem nevoie:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Acum, putem vedea din formulă că există 3 ioni de sulfat pentru fiecare formulă de unitate de sare. Deci, putem converti unitățile de sare în ioni de sulfat pur și simplu înmulțind cu acest raport stoechiometric:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Pentru numărul de atomi de oxigen, trebuie să adăugăm toți oxigenii prezenți în ionii sulfat și cei prezenți în moleculele de apă:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Cu această relație, calculăm numărul de oxigen din probă din numărul de unități de formulă așa cum am făcut cu ionii sulfat:

exemplu al numărului lui Avogadro în chimie
exemplu al numărului lui Avogadro în chimie

Referințe

Numărul lui Avogadro. (25 iunie 2021). Preluat de la https://chem.libretexts.org/@go/page/53765

Numărul lui Avogadro și alunița. (2021, 3 ianuarie). Preluat de la https://bio.libretexts.org/@go/page/8788

Brown, T. (2021). Chimie: Știința Centrală (ed. a 11-a). Londra, Anglia: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS și Herranz, ZR (2020). Chimie (ed. a 10-a). New York, NY: MCGRAW-HILL.

Cârtița și constanta lui Avogadro. (2020, 15 august). Preluat de la https://chem.libretexts.org/@go/page/1338

-Publicitate-

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

Artículos relacionados