ФИЗИКА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Относительная молекулярная масса

M_r — относительная молекулярная масса;

m₀ — масса молекулы данного вещества, [кг];

m₀ — масса молекулы углерода, [кг].

Количество вещества

ν — количество вещества, [моль];

N — число молекул;

N_a — число Авогадро, N_A = 6,02 · 10²³ моль^-1.

Молярная масса

М — молярная масса, [кг/ моль].

Концентрация

n — концентрация молекул, [1/м³] = м^-3;

V — объем, [м³

Масса вещества

m — масса вещества, [кг].

Число молекул

Основное уравнение МКТ

Р — давление газа, [Па];

² — среднее значение квадрата скорости движения молекул, [м²/c²];

_к — средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, [Дж];

ρ — плотность, [кг/м³].

Ізопроцеси

Уравнение Клапейрона

PV/T = const

P — давление газа, [Па];

V — объем [м³].

Т — абсолютная температура, [K].

Изотермический процесс

Т = const

Закон Бойля-Мариотта

PV = const

Ізобаричний процесс

Р = const

Закон Гей-Люссака

V/T = const

Ізохоричний процесс

V = const

Закон Шарля

P/T = const

schooled.ru

Основные формулы молекулярной физики - материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

В кодификаторе ЕГЭ нет тем, непосредственно относящихся к содержанию данного листка. Однако без этого вводного материала дальнейшее изучение молекулярной физики невозможно.

Введём основные величины молекулярной физики и соотношения между ними.

— масса вещества, — объём вещества, — плотность вещества (масса единицы объёма). Отсюда

— число частиц вещества (атомов или молекул).
— масса частицы вещества. Тогда

— концентрация вещества (число частиц в единице объёма), . Отсюда

Что получится, если умножить на ? Произведение массы частицы на число частиц в единице объёма даст массу единицы объёма, т. е. плотность. Формально:

Итак,

Массы и размеры частиц невообразимо малы по нашим обычным меркам. Например, масса атома водорода порядка г, размер атома порядка см. Из-за столь малых значений масс и размеров число частиц в макроскопическом теле огромно.

Оперировать столь грандиозными числами, как число частиц, неудобно. Поэтому для измерения количества вещества используют специальную единицу — моль.

Один моль — это количество вещества, в котором содержится столько же атомов или молекул, сколько атомов содержится в граммах углерода. А в граммах углерода содержится примерно атомов. Стало быть, в одном моле вещества содержится частиц. Это число называется постоянной Авогадро: моль.

Количество вещества обозначается . Это число молей данного вещества.

Что получится, если умножить на ? Число молей, умноженное на число частиц в моле, даст общее число частиц:

Масса одного моля вещества называется молярной массой этого вещества и обозначается ( = кг/моль). Ясно, что

Как найти молярную массу химического элемента? Оказывается, для этого достаточно заглянуть в таблицу Менделеева! Нужно просто взять атомную массу (число нуклонов) данного элемента — это будет его молярная масса, выраженная в г/моль. Например, для алюминия , поэтому молярная масса алюминия равна г/моль или кг/моль.

Почему так получается? Очень просто. Молярная масса углерода равна г/моль по определению. В то же время ядро атома углерода содержит нуклонов. Выходит, что каждый нуклон вносит в молярную массу г/моль. Поэтому молярная масса химического элемента с атомной массой оказывается равной г/моль.

Молярная масса вещества, молекула которого состоит из нескольких атомов, получается простым суммированием молярных масс. Так, молярная масса углекислого газа равна г/моль кг/моль.

Будьте внимательны с молярными массами некоторых газов! Так, молярная масса газообразного водорода равна г/моль, поскольку его молекула состоит из двух атомов . То же касается часто встречающихся в задачах азота и кислорода Вместе с тем, наиболее частый персонаж задач — гелий — является одноатомным газом и имеет молярную массу г/моль, предписанную таблицей Менделеева.

Ещё раз предостережение: при расчётах не забывайте переводить молярную массу в кг/моль! Если ваш ответ отличается от правильного на три порядка, то вы наверняка сделали именно эту, очень распространённую ошибку 🙂

Что получится, если умножить на ? Масса частицы, умноженная на число частиц в моле, даст массу моля, т. е. молярную массу:

Звоните нам: 8 (800) 775-06-82 (бесплатный звонок по России)                        +7 (495) 984-09-27 (бесплатный звонок по Москве)

Или нажмите на кнопку «Узнать больше», чтобы заполнить контактную форму. Мы обязательно Вам перезвоним.

ege-study.ru

Формулы молекул | Русская Физика

18. Формулы молекул

Формулы молекул бывают разные; одну и ту же молекулу можно изобразить по-разному. Одно  у них общее – атомы отображаются латинскими буквами.

Самая простая формула отражает атомарный состав молекулы и количество входящих в неё атомов. Количество указывается в виде индексов. Если атом – один, то индекс не указывается.

Молекулу воды можно изобразить как H₂O; читается – аш-два-о. Из формулы видно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ни соразмерности атомов, ни их построение в данной формуле не отражены.

Ту же молекулу можно изобразить как (H₂)O, подчёркивая тем самым молекулярное строение атомов водорода; читается – аш молекулярный-о. Молекулярный водород обозначается как Hm; с учётом этого формула молекулы воды примет вид HmO.

Если учитывать соразмерности атомов, то формулу молекулы воды следует изображать как OHm - к крупному атому кислорода прикреплена мелкая молекула водорода.

Молекула метана (болотного газа) состоит из одного атома углерода и четырёх атомов водорода. Формула состава этой молекулы выглядит как CH₄.

Два атома водорода здесь объединены в молекулу; поэтому формулу можно уточнить – CHmH₂. Атом углерода C в этом соединении внешне похож на латинскую букву U. Молекула водорода Hm укладывается во впадину, а два отдельных атома водорода H и H присоединяются к вершинам. Представим это соединение лежащим на боку; ему больше будет соответствовать формула C(Hm)H

Сложные молекулы, как правило, собираются из более простых молекул с последовательным многоступенчатым присоединением каждой из них. Общая формула может отражать и состав исходных молекул и порядок их соединения.

Покажем это на примере молекулы серной кислоты; формула её молекулы состава – H₂SO₄.

Эта молекула состоит из двух отдельных молекул: серного ангидрида – SO₃ и воды – OHm. Их наличие можно отразить в формуле с помощью скобок: H₂SO₄ = (SO₃)(OHm).

В свою очередь, молекула воды включает в себя молекулу водорода Hm: OHm = (O(H₂)). А молекулу серного ангидрида можно даже разложить на две ступени: состоящей из молекулы сернистого газа SO₂: SO₃ = ((SO₂)O), а та включает молекулу кислорода O₂: SO₂ = (S(O₂)).

В общей сложности формула молекулы серной кислоты примет вид:

H₂SO₄ = ((S(O₂))O)(O(H₂)

В таком изображении формул виден не только порядок формирования крупных молекул, но и то, в какой последовательности они разрушаются. При нагреве молекула серной кислоты в первую очередь распадается на молекулу серного ангидрида и молекулу воды.

Если воду нагревать дальше, то её молекулы будут распадаться на атомы кислорода и молекулы водорода. И уж при очень сильном нагреве молекулы водорода распадутся на атомы. Такое состояние вещества называется плазмой.

Подобное будет происходить и с молекулами серного ангидрида при его дальнейшем нагреве. При достаточно высокой температуре он распадается на сернистый газ и атомарный кислород. Если температуру нагрева повышать и дальше, сернистый газ начнёт распадаться на молекулярный кислород и серу. Дальнейший нагрев породит плазму – только атомарное состояние вещества.

Если требуется отобразить в формуле порядок жёлобового слипания, то молекулу серной кислоты можно представить как

H₂SO₄ = S(_(O₂(_(O(_(O_(Hm = S((O₂((O((O((Hm

Скобки в этой формуле являются символами жёлобов.

Количество скобок в формуле можно сократить:

H₂SO₄ = S(O₂(O(O(Hm

Рассмотренные изображения молекул вписываются в строку; поэтому их можно назвать строчными.

Кроме строчного одномерного представления формул молекул, используются и другие – плоские, двумерные (как сложный рисунок на листе бумаги) и даже объёмные, трёхмерные (на экране компьютера). Компьютерные, трёхмерные формулы особенно необходимы для изображения крупных молекул органических веществ и для отображения хода химических процессов.

В общем нет никаких запретов на иное представление молекул; главное в этих представлениях – наглядность и простота понимания.

russkaja-fizika.ru

Масса и размер молекул | Физика для всех

Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.

Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10^-8 см.

Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).

Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.

Моль вещества

Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.

Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса) вещества М_r – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

М_r = (m₀) : (m_0C / 12)

где m₀ – масса молекулы (или атома) данного вещества, m_0C – масса атома углерода.

Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С¹². Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.

Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С¹². Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10^-27 кг, то есть

1 а.е.м. = 1,660 * 10^-27 кг

Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса, которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).

Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:

m_0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10^-27 = 40,3463 * 10^-27 кг

Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н₂О) будет равна:

m_0Н2О = 2 * m_0H + m_0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10^-27 кг

Количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Количество вещества – это физическая величина, характеризующая относительное число молекул и атомов в теле. Единица количества вещества называется молем (моль).

Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С¹². То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества.

Постоянная Авогадро

Количество вещества ν равно отношению числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода, то есть количеству молекул в 1 моле вещества.

ν = N / N_A

где N – количество молекул в данном теле, N_A – количество молекул в 1 моле вещества, из которого состоит тело.

N_A – это постоянная Авогадро. Количество вещества измеряется в молях.

Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).

В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.

N_A = 6,02 * 10²³ моль^-1

Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля:

μ = m₀ * N_A

где m₀ – масса молекулы.

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль^-1).

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:

μ = 10^-3 * M_r [кг*моль^-1]

Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m₀ на количество молекул:

m = m₀N = m₀N_Aν = μν

Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе:

ν = m / μ

Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро:

m₀ = m / N = m / νN_A = μ / N_A

Более точное определение массы атомов и молекул достигается при использовании масс-спректрометра – прибора, в котором происходит разделение пучком заряженных частиц в пространстве в зависимости от их массы заряда при помощи электрических и магнитных полей.

Для примера найдём молярную массу атома магния. Как мы выяснили выше, масса атома магния равна m0Mg = 40,3463 * 10^-27кг. Тогда молярная масса будет:

μ = m_0Mg * N_A = 40,3463 * 10^-27 * 6,02 * 10²³ = 2,4288 * 10^-2 кг/моль

То есть в одном моле «помещается» 2,4288 * 10^-2 кг магния. Ну или примерно 24,28 грамм.

Как видим, молярная масса (в граммах) практически равна атомной массе, указанной для элемента в таблице Менделеева. Поэтому когда указывают атомную массу, то обычно делают так:

Атомная масса магния равна 24,305 а.е.м. (г/моль).

Можете посчитать молярную массу для различных элементов и убедиться в правоте этого утверждения. Для расчёта молярной массы можно использовать простой калькулятор, который находится внизу страницы:

av-mag.ru

Масса молекул (относительная молекулярная масса) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Количество вещества‎

Малые размеры атомов и молекул обусло­вливают их незначительную массу. Так, масса молекулы кислорода равна 53,5 • 10^-27кг, водорода — 3,34 • 10^-27 кг, воды — приблизи­тельно 30 • 10^-27 кг, что вызывает определен­ные трудности в расчетах. В связи с этим в молекулярной физике массу молекул часто измеряют в атомных единицах массы (а. е. м.), сравнивая ее с 1/12 массы атома изотопа углерода-12.

Отношение массы молекулы данного вещества m₀ к 1/12 массы атома углерода m_0C называют относительной молекулярной мас­сой вещества M_r:

Чтобы определить относитель­ную молекулярную массу веще­ства, необходимо по структур­ной формуле сложить относи­тельные атомные массы его со­ставляющих. Например, отно­сительная молекулярная масса воды равна 18, поскольку атом­ные массы водорода и кисло­рода равны 1 и 16 соответст­венно. Из формулы воды H₂O имеем: 2 x 1 + 16 = 18 а. е. м.

Множитель 1/12 введен для того, чтобы от­носительные молекулярные массы были близ­ки к целым числам. Например, относитель­ная молекулярная масса молекулы кислоро­да O₂ равна приблизительно 32 а. е. м., а молекулы водорода — 2 а. е. м.

Установлено, что атомная единица мас­сы равняется 1,6605655 • 10^-27 кг. Поэтому по данному значению можно определить массу любой молекулы:

m₀≈ М_r• 1,661 • 10^-27 кг.

Масса молекулы воды прибли­зительно равна: m_Н2O = 18 • 1,661 • 10^-27 кг ≈ 30 • 10^-27 кг. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Итак, размеры и масса молекул очень маленькие, тем не менее их количество в макроскопическом теле огромное. Напри­мер, в 1 г воды приблизительно 3,3 • 10²² молекул. Чтобы упростить расчеты, в физике и химии количество атомов, молекул или других структурных единиц в данном теле принято сравнивать с количеством атомов в 12 г углерода.

Для измерения массы вещества молекулярная физика использует отно­сительную молекулярную (атомную) массу. От­носительные атомные массы всех известных химических элементов приведены в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева.

• Молекулярная физика доклад

• Гдз конспект относительная молекулярная масса

• Формула относительной молекулярной массы физика

• Почему молекулярная физика использует относительные вели­чины для измерения массы?

• Что такое относительная молеку­лярная масса?

worldofschool.ru

Количество вещества. Постоянная Авогадро. Молярная масса | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Отношение количества молекул N в дан­ном теле к количеству атомов N_A в 0,012 кг углерода называется количеством вещества:

v = N / N_A;

N = vN_A.

Количество молекул воды в 1г равняется: N = m / m₀ = 1 • 10^-3 кг / 30 • 10^-27 кг ≈ 3,3 • 10²².

Количество вещества измеряется в молях или киломолях. 1 кмоль = 10³ моль.

Моль — это такое количество вещества, которое содержит столько же атомов, моле­кул или других структурных элементов вещества, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода.

Количество атомов или молекул в 1 моле вещества называют постоянной Авогадро N_A. Она одинакова для всех веществ и является фундаментальной константой физики:

N_A = 6,022045 • 10²³ моль^-1.

1 моль кислорода содержится в 32 г кислорода, 1 моль воды — в 18 г воды.

Массу 1 моля вещества называют мо­лярной массой. Согласно определению в СИ она измеряется в кг/моль и равняется произведению массы молекулы на постоянную Авогадро:

M = m₀ • N_A.

Молярная масса связана с относитель­ной молекулярной массой простым соотно­шением:

М = М_r г /моль = М_r • 10^-3 кг/моль.

Молярная масса воды равна 18 г/моль, или 18 • 10^-3 кг/моль

Масса т произвольного количества ве­щества v определяется из соотношения:

m = m₀• N = v • m₀ • N_A = v • М. Материал с сайта http://worldofschool.ru

На основании формулы v = N / N_Aи этого со­отношения можно получить формулу для расчета общего количества молекул в теле:

N = N_A• m / M.

Следовательно, для измерения количества вещества молекулярная физика использует величины, которые упрощают расчеты соответствующих величин,— постоянную Авогадро, молярную массу.

• Молекулярная физика доклад

• Количество вещества. лекция

• Как определяется количество вещества?

• В каких единицах измеряется количество вещества?

• Чему равен 1 моль?

• Что такое молярная масса?

• Как вычислить молярную массу для любого ве­щества?

worldofschool.ru