Размеры и массы молекул.

РАЗМЕРЫ И МАССЫ МОЛЕКУЛ

Атомная единица массы (а.е.м.) - 1,6·10-27кг - единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12.

$\boldsymbol{1\: а.е.м.=\frac{1}{12}{m}_{0C}=1.66\cdot {10}^{-27}}$кг, где m0 - масса молекулы (атома); 

m - масса атома углерода (изотоп  12С)

$\boldsymbol{{M}_{r}=\frac{{m}_{0}}{\frac{1}{12}{m}_{oC}}}$ - относительная атомная масса определяется по таблице Менделеева!

Относительная молекулярная масса сложного вещества определяется как сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав данного вещества.

$\boldsymbol{1\: а.е.м.=\frac{1}{12}{m}_{0C}=1.66\cdot {10}^{-27}}$кг $$\boldsymbol{{M}_{r}=\frac{{m}_{0}}{\frac{1}{12}{m}_{oC}}}$$

Пример:

Для H2:  Mr = 1 + 1 = 2

Для О2:  Mr = 16 + 16 = 32

Для Н2О:  Mr = 1 + 1 +16 = 18

Для воздуха Mr = 29

ν - количество вещества;  [ν]=моль;

1 моль углерода имеет массу 0,012 кг

NA = 6,022·1023 моль-1 - число (постоянная) Авогадро - количество структурных элементов  (атомов, молекул) в 1 моле вещества (в 12 г углерода 12С).

$\boldsymbol{\nu =\frac{N}{{N}_{A}}=\frac{m}{M}}$, где М - молярная масса (масса 1 моля);

$$\boldsymbol{N=\frac{m}{M}N_A}$$ $\boldsymbol{M=m_0\cdot N_A=\frac{1}{12}\cdot 0.012\frac{кг}{моль}\cdot M_r=M_r\cdot {10}^{-3}\frac{кг}{моль}}$
$\boldsymbol{n=\frac{N}{V}}$ - концентрация - количество частиц в единице объема вещества. [n]=м-3
$\boldsymbol{\rho=\frac{m}{V}}$ - плотность - масса единицы объема вещества.
[ρ]= кг/м3.

NA = 6,022·1023 моль-1

$$\boldsymbol{\nu =\frac{N}{{N}_{A}}=\frac{m}{M}}$$ $$\boldsymbol{M=m_0\cdot N_A=M_r\cdot {10}^{-3}\frac{кг}{моль}}$$ $$\boldsymbol{n=\frac{N}{V}}$$ $$\boldsymbol{\rho =\frac{m}{V}}$$ $$\boldsymbol{1 \frac{г}{{см}^{3}} =1000\frac{кг}{{м}^{3}}}$$

Оценим размеры молекулы, считая, что молекулы - шарики.

$\boldsymbol{{V}_{шара}=\frac{4}{3}\pi R^3}$, следовательно, используя понятия плотности и молярной массы получим: $\boldsymbol{R=\sqrt[3]{\frac{3V}{4\pi }}=\sqrt[3]{\frac{3M}{4\pi \rho N_A }}}$

Например, для воды R=10-10м.

Другой способ оценки размеров молекул. Известно, что некоторые несмешивающиеся с водой жидкости (масло, нефть, олеиновая кислота и др.), растекаясь по поверхности воды, могут образовывать очень тонкие пленки (толщиной до одного молекулярного ряда). Можно провести опыт, в котором, зная объем жидкости и измерив площадь, которую она заняла на поверхности воды, можно оценить размер молекулы. Например:

Олеиновая кислота - одноосновная насыщенная карбоновая кислота
СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН или C17H33COOH


Источник: www.eduspb.com