Använder Avogadros tal för att beräkna antalet atomer och molekyler

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


Avogadros tal, eller Avogadros konstant (NA ) , representerar antalet kolatomer i exakt 12 gram av ett helt rent prov av kol-12-isotopen . Samtidigt representerar det antalet enheter som ingår i 1 mol av något ämne och har ett värde på 6 022 .10 23 mol -1 .

Kort sagt, att förstå Avogadros tal och veta hur man använder det för att utföra beräkningar inom kemi är det mest direkta sättet att förstå begreppet mullvad, som är centralt för denna gren av vetenskapen. Det är därför vi i den här artikeln kommer att visa steg för steg hur man löser två typiska kemiproblem som involverar användningen av Avogadros nummer.

Vi börjar med ett enkelt problem för att förklara de nödvändiga grunderna och går sedan vidare till ett mer komplext problem som involverar flera separata beräkningar.

problem 1

påstående

Bestäm antalet vattenmolekyler i en droppe av denna vätska, med vetskap om att den väger 0,500 g. Data: PA H = 1 amu, PA O = 16 amu.

Lösning

Som alltid när vi ska lösa något problem måste vi börja med att analysera uttalandet och extrahera relevant data. I det här fallet har vi bara som information det faktum att det är vatten, droppens massa och atomvikterna av väte och syre.

m vatten = 0,500g

Molekylformeln för vatten är H 2 O, så dess molekylvikt är:

exempel på Avogadros nummer i kemi

Det okända är antalet vattenmolekyler, som representeras av den stora bokstaven N. På så sätt skiljer det sig från antalet mol som representeras av gemener n . Det vill säga:

N vatten = ?

För att lösa detta problem, liksom de flesta problem som involverar Avogadros konstant, används förhållandet mellan antalet partiklar och antalet mol, vilket är följande:

exempel på Avogadros nummer i kemi

I det här specifika fallet är vi intresserade av att hitta N, så vi måste ordna om denna ekvation. Dessutom är det alltid lämpligt att identifiera både antalet mol som vi beräknar och antalet partiklar med det aktuella ämnet, atomen eller jonen i fråga, för att undvika förvirring när man beräknar mol eller antal partiklar av flera ämnen i samma problem (vilket vi kommer att göra i nästa problem).

Så formeln som vi kommer att använda för att hitta antalet vattenpartiklar kommer att vara:

exempel på Avogadros nummer i kemi

Som du kan se behöver vi antalet mol vatten för att beräkna det okända vi vill ha. Lyckligtvis kan dessa beräknas från massan av vatten med hjälp av följande ekvation:

exempel på Avogadros nummer i kemi

Eftersom vi har molekylvikten för vatten (PM) som är numeriskt lika med dess molära massa (men med olika enheter), så har vi redan allt vi behöver för att lösa problemet. Vi kan beräkna molerna först och sedan ersätta dem i formeln för antalet partiklar, eller så kan vi ersätta uttrycket för mol i ovanstående ekvation och utföra en enda beräkning.

I det här fallet kommer vi att göra det andra:

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

Så i en droppe på 0,500 g vatten finns det 1 673,10 22 vattenmolekyler. Observera att antalet molekyler, N, är ett rent tal. Det vill säga, den har inga enheter. Vi måste placera enheterna i slutet som är lämpliga för vad vi beräknar, i det här fallet, vattenmolekyler.

problem 2

påstående

Bestäm antalet sulfatjoner och antalet totala syreatomer som finns i ett 10-mg prov av hydratiserat aluminiumsulfat vars formel är Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O. Den molära massan av saltet är 666,42 g.mol -1 .

Lösning

Återigen vill vi bestämma ett antal partiklar, men i det här fallet är det inte hela föreningen (som i fallet med vatten) utan vissa delar av ämnet. Vi måste börja med att omvandla massan till gram eftersom vi har molmassan i gram per mol :

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

Med dessa data kan vi beräkna antalet molekyler eller formelenheter av saltet som finns i provet på samma sätt som vi gjorde i föregående uppgift. Men det är inte detta vi vill avgöra.

Men från den molekylära formeln kan vi fastställa de enkla stökiometriska sambanden som gör att vi kan beräkna vad vi behöver:

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

Nu kan vi se från formeln att det finns 3 sulfatjoner för varje formelenhet av salt. Så vi kan omvandla enheter av salt till sulfatjoner helt enkelt genom att multiplicera med detta stökiometriska förhållande:

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

För antalet syreatomer måste vi lägga till alla syre som finns i sulfatjonerna och de som finns i vattenmolekylerna:

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

Med detta förhållande beräknar vi antalet syre i provet från antalet formelenheter som vi gjorde med sulfatjoner:

exempel på Avogadros nummer i kemi
exempel på Avogadros nummer i kemi

Referenser

Avogadros nummer. (2021, 25 juni). Hämtad från https://chem.libretexts.org/@go/page/53765

Avogadros nummer och mullvaden. (2021, 3 januari). Hämtad från https://bio.libretexts.org/@go/page/8788

Brown, T. (2021). Kemi: The Central Science (11:e upplagan). London, England: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10:e upplagan). New York, NY: MCGRAW-HILL.

Mullvad och Avogadros konstant. (2020, 15 augusti). Hämtad från https://chem.libretexts.org/@go/page/1338

-Annons-

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

Artículos relacionados

Flamfärgtestet