Ваш регион: Москва
ЕГЭ-пробный

Основные формулы молекулярной физики

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.

m — масса вещества, V — объём вещества, \rho =\frac{\displaystyle m}{\displaystyle V \vphantom{1^a}} — плотность вещества (масса единицы объёма). Отсюда

m = \rho V.

N — число частиц вещества (атомов или молекул).
m_0 — масса частицы вещества. Тогда

m = m_0 N.

n=\frac{\displaystyle N}{\displaystyle V \vphantom{1^a}} — концентрация вещества (число частиц в единице объёма), [n]=m^{-3}. Отсюда

N = nV.

Что получится, если m_0 умножить на n? Произведение массы частицы на число частиц в единице объёма даст массу единицы объёма, т. е. плотность. Формально:

m_0 n = m_0 \frac{\displaystyle N}{\displaystyle V \vphantom{1^a}}=\frac{\displaystyle m_0 N}{\displaystyle V \vphantom{1^a}}=\frac{\displaystyle m}{\displaystyle V \vphantom{1^a}}=\rho .

Итак,

\rho = m_0n.

Массы и размеры частиц невообразимо малы по нашим обычным меркам. Например, масса атома водорода порядка 10^{-24} г, размер атома порядка 10^{-8} 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 12 граммах углерода. А в 12 граммах углерода содержится примерно 6,02 \cdot 10^{23} атомов. Стало быть, в одном моле вещества содержится 6,02 \cdot 10^{23} частиц. Это число называется постоянной Авогадро: N_A=6,02 \cdot 10^{23} моль\vphantom{1}^{-1}.

Количество вещества обозначается \nu. Это число молей данного вещества.

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

N = \nu N_A.

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

m = \mu \nu.

Как найти молярную массу химического элемента? Оказывается, для этого достаточно заглянуть в таблицу Менделеева! Нужно просто взять атомную массу A (число нуклонов) данного элемента — это будет его молярная масса, выраженная в г/моль. Например, для алюминия A=27, поэтому молярная масса алюминия равна 27 г/моль или 0,027 кг/моль.

Почему так получается? Очень просто. Молярная масса углерода равна 12 г/моль по определению. В то же время ядро атома углерода содержит 12 нуклонов. Выходит, что каждый нуклон вносит в молярную массу 1 г/моль. Поэтому молярная масса химического элемента с атомной массой A оказывается равной A г/моль.

Молярная масса вещества, молекула которого состоит из нескольких атомов, получается простым суммированием молярных масс. Так, молярная масса углекислого газа \rm CO_2 равна 12 + 16 \cdot 2 = 44 г/моль = 0,044 кг/моль.

Будьте внимательны с молярными массами некоторых газов! Так, молярная масса газообразного водорода равна 2 г/моль, поскольку его молекула состоит из двух атомов \rm (H_2). То же касается часто встречающихся в задачах азота и кислорода \rm (N_2, O_2). Вместе с тем, наиболее частый персонаж задач — гелий \rm (He) — является одноатомным газом и имеет молярную массу 4 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 m_0 умножить на N_A? Масса частицы, умноженная на число частиц в моле, даст массу моля, т. е. молярную массу:

\mu = m_0 N_A.

Интенсивная подготовка

Бесплатные пробные ЕГЭ

Расписание курсов

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.

Полный онлайн-курс подготовки к ЕГЭ по математике. Структурировано. Четко. Без воды. Сдай ЕГЭ на 100 баллов!

Смотреть

Для нормального функционирования и Вашего удобства, сайт использует файлы cookies. Это совершенно обычная практика.Продолжая использовать портал, Вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Позвоните мне

Все поля обязательны для заполнения

Отправить