Kimya, Ümumi kimya

Maddə miqdarı və qaz hesablamaları: molu saymağı öyrən

Kütləni, həcmi və molekul sayını mola çevirməyi, qaz qarışığının orta molyar kütləsini və nisbi sıxlığını hesablamağı öyrənəcəksən.

Oxuma vaxtı: 4 dəqiqə

Süni intellektlə hazırlanmış şəkil: mətbəx masasında tərəzinin üstündə bir kasa düyü, yanında isə havada duran helium şarı.

Bir stəkan düyünü alanda heç kim onun dənlərini saymır: düyünü çəkirlər. Kimyaçılar da molekullarla eyni yolla işləyir. Adi maddə nümunəsində molekulların sayı o qədər çoxdur ki, onları tək-tək saymaq praktik deyil, amma maddəni tərəzidə çəkmək asandır.

Burada köməyə mol gəlir. 18 q su 1 mol sudur və içində təxminən $6{,}02\times10^{23}$ molekul var. Yəni tərəzidə gördüyün qram əslində gizli bir sayğacdır. Onu düzgün oxusan, molekulları saymış olursan.

Qazlarda iş daha maraqlıdır. Helium şarı ona görə yuxarı qalxır ki, heliumun molyar kütləsi 4 q/mol, havanın orta molyar kütləsi isə təxminən 29 q/mol-dur. Bu mövzu belə müqayisələri rəqəmlə aparmağı öyrədir.

Niyə lazımdır

Mol kimyanın ortaq dilidir: kütlə, qazın həcmi, molekul sayı və reaksiya tənliyi bir-birinə məhz onun vasitəsilə bağlanır. Sonrakı mövzularda da, məhlullarda da, reaksiya hesablarında da məsələ çox vaxt verilənləri mola çevirməklə başlayır.

İmtahan məsələsi bir neçə qısa addımdan ibarət olur, hər addım isə bir düsturdur. Hansı düsturun hansı addımda işlədiyini görəndə uzun görünən hesab sadə zəncirə çevrilir və səhv etmək çətinləşir.

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

Bu mövzuda qaz qarışığındakı molekulların ümumi sayını, orta molyar kütləni və sıxlıqların müqayisəsindən naməlum qazı müəyyənləşdirirsən. Qarışığa nə qədər qaz əlavə etməli olduğunu hesablaya, birləşmədəki elementin kütləsindən bütöv nümunənin kütləsini tapa bilərsən. Əsas addım verilənləri mol miqdarına çevirmək və kimyəvi formuldakı indeksləri düzgün oxumaqdır.

Qayda

Maddə miqdarı $n$ ilə göstərilir, vahidi moldur. Bir mol seçilmiş zərrəcikdən təxminən $6{,}02\times10^{23}$ ədəd saxlayır. $N=nN_A$ , burada $N_A=6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ . Molekul, atom və ya ion saydığını əvvəlcədən müəyyən et.
Molyar kütlə bir mol maddənin kütləsidir: $M=m/n$ , $n=m/M$ . Kütləni qramla götürəndə $M$ üçün q/mol işlət. Formuldakı hər elementin nisbi atom kütləsini onun indeksinə vurub nəticələri topla.
İndeks tərkibdəki say nisbətini göstərir. Məsələn, $\mathrm{NH_3}$ üçün $n(\mathrm{H\ atomları})=3n(\mathrm{NH_3})$ . Elementin kütləsi verilibsə, əvvəl atomlarının molunu hesabla, sonra indeksə bölərək birləşmənin molunu tap.
Avoqadro qanunu üzrə temperatur və təzyiq eyni saxlanıldıqda qazın həcmi onun mol miqdarına mütənasibdir: $V_1/V_2=n_1/n_2=N_1/N_2$ . Qaz üçün $V=nV_m$ ; dərslikdə 20°C və 1 atm şəraitində $V_m\approx24\ \mathrm{dm^3/mol}$ qəbul edilir.
Qarışıq üçün orta molyar kütlə onun ümumi kütləsinin ümumi mol miqdarına nisbətidir: $M_{\text{orta}}=(n_1M_1+n_2M_2)/(n_1+n_2)$ . Reaksiya getmirsə, $n_{\text{cəm}}=n_1+n_2$ . Əlavə olunan qazın həm kütləsini surətə, həm molunu məxrəcə əlavə et.
Sıxlıq üçün $\rho=m/V=M/V_m$ . Eyni temperatur və təzyiqdə $D_B(A)=M_A/M_B$ ; nisbi sıxlığın vahidi yoxdur. Qarışıq üçün $M_{\text{orta}}$ işlənir. Hidrogenə nəzərən sıxlıqda məxrəc 2, havaya nəzərən isə təxminən 29 q/mol olur.
Reaksiya tənliyini əmsallaşdırdıqdan sonra mol miqdarlarının nisbətini əmsallardan götür. Bir neçə reagent veriləndə $n/\text{əmsal}$ nisbəti ən kiçik olan reagent məhsulun nəzəri miqdarını müəyyən edir.
Çıxım faktiki məhsulun nəzəri məhsula faizlə nisbətidir: $\eta=(m_{\text{faktiki}}/m_{\text{nəzəri}})\times100\%$ .

Tapşırıqlarda işlənən düsturlar

Öyrənilməli düstur

M_{\text{orta}}=\frac{n_1M_1+n_2M_2}{n_1+n_2}

$n_1,n_2$ qazların mol miqdarlarını, $M_1,M_2$ onların molyar kütlələrini göstərir. Miqdarların yalnız nisbəti məlumdursa, düsturda həmin nisbətin ədədlərindən istifadə et; helium atomlardan, azot qazı isə $\mathrm{N_2}$ molekullarından ibarətdir.

Öyrənilməli düstur

N=(n_1+n_2)\times N_A

$N$ molekulların ümumi sayını, $n_1,n_2$ qarışdırılan molekulyar quruluşlu qazların mol miqdarlarını, $N_A$ isə Avoqadro sabitini bildirir. Qazlar verilən şəraitdə bir-biri ilə reaksiyaya girmirsə, molekulları saymaq üçün mol miqdarlarını topla və cəmi bu sabitə vur.

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}M_{\text{orta}}=\frac{M_1+M_2}{2}\\[6pt]\frac{\rho_{\text{qarışıq}}}{\rho_{\text{istinad}}}=\frac{M_{\text{orta}}}{M_{\text{istinad}}}\end{gathered}

İlk düstur mol miqdarları bərabər olan iki qaz üçündür; $M$ molyar kütləni, $\rho$ sıxlığı bildirir. Temperatur və təzyiq dəyişmədikdə daha az sıxlıqlı qarışığın orta molyar kütləsi də istinad qazının molyar kütləsindən kiçikdir.

Öyrənilməli düstur

M_{\text{son}}=\frac{n_1M_1+n_2M_2+xM_3}{n_1+n_2+x}

$n_1,n_2$ ilkin qazların, $x$ əlavə olunan qazın mol miqdarıdır; $M_1,M_2,M_3$ müvafiq molyar kütlələrdir. Reaksiya getmədiyindən son qarışığın ümumi kütləsini ümumi mol miqdarına böl və alınan ifadəni tələb olunan molyar kütləyə bərabərləşdir.

Öyrənilməli düstur

m_{\text{birləşmə}}=\frac{m_E\times M_{\text{birləşmə}}}{k\times M_E}

$m_E$ birləşmədəki elementin kütləsi, $M_E$ onun atomlarının molyar kütləsi, $k$ isə formul vahidində həmin atomların sayıdır. Birləşmənin molyar kütləsini hesabla və kükürdün indeksini nəzərə alaraq verilən element kütləsindən bütöv nümunənin kütləsinə keç.

Qaz qarışığını özün qur

Helium ( $M=4$ q/mol) ilə karbon qazını ( $M=44$ q/mol) qarışdır. Reaksiya getmir. Mol miqdarlarını dəyiş və qarışığın nə vaxt havadan yüngül olduğuna bax.

Nümunələr

Reaksiya getməyən qarışıqda 0,2 mol azot və 0,3 mol oksigen var. Molekul sayını və orta molyar kütləni tap.

n=0{,}5

mol olduğundan

N=3{,}01\times10^{23}

;

M_{\text{orta}}=(0{,}2\times28+0{,}3\times32)/0{,}5=30{,}4

q/mol.

Həmin qarışığa helium əlavə etməklə orta molyar kütləni 16 q/mol etmək üçün neçə mol helium lazımdır? İlkin kütlə $0{,}5\times30{,}4=15{,}2$ q-dır. $(15{,}2+4x)/(0{,}5+x)=16$ tənliyindən $x=0{,}6$ mol alınır.

Tərkibində 9,6 q oksigen olan $\mathrm{CaCO_3}$ nümunəsinin kütləsini tap. $n(\mathrm{O\ atomları})=9{,}6/16=0{,}6$ mol; $n(\mathrm{CaCO_3})=0{,}6/3=0{,}2$ mol. $M=40+12+3\times16=100$ q/mol, deməli, $m=0{,}2\times100=20$ q.

1 q hidrogen 6,4 q oksigenlə qarışdırılıb yandırılır:

\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}

. Neçə qram su alınar?

Həllə bax

Hər iki reagenti mola çevir: $n(\mathrm{H_2})=1/2=0{,}5$ mol, $n(\mathrm{O_2})=6{,}4/32=0{,}2$ mol.
Hər birini öz əmsalına böl: hidrogen üçün $0{,}5/2=0{,}25$ , oksigen üçün $0{,}2/1=0{,}2$ .
Kiçik nisbət oksigendədir, deməli, məhsulun miqdarını oksigen müəyyən edir. Hidrogenin bir hissəsi artıq qalır.
Tənliyə görə 1 mol oksigendən 2 mol su alınır: $n(\mathrm{H_2O})=2\times0{,}2=0{,}4$ mol.
$M(\mathrm{H_2O})=2+16=18$ q/mol, ona görə $m=0{,}4\times18=7{,}2$ q.

7,2 q su

Tipik səhv

0,2 mol azot və 0,3 mol oksigen: $M_{\text{orta}}=(14+32)/2=23$ q/mol

$M_{\text{orta}}=(0{,}2\times28+0{,}3\times32)/0{,}5=30{,}4$ q/mol

Qarışığın orta molyar kütləsini həmişə sadə ədədi orta ilə hesablama: bu, yalnız komponentlərin mol miqdarları bərabər olduqda doğrudur. Azot qazı üçün də 14 əvəzinə 28 q/mol götür, çünki molekulunda iki atom var.

Həcmə keçəndə isə molyar həcmi seçməzdən əvvəl verilən temperaturu və təzyiqi yoxla.

Özünü yoxla

$8{,}8$ q $\mathrm{CO_2}$ nümunəsində oksigen atomlarının sayını tap. $M(\mathrm{CO_2})=44$ q/mol, $N_A=6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ .

$20^{\circ}\mathrm{C}$ temperaturda və $1$ atm təzyiqdə $0{,}75$ mol qazın həcmini tap. $V_m=24$ dm³/mol qəbul et.

Eyni temperatur və təzyiqdə götürülmüş azot və hidrogen qazlarının həcm nisbəti $V(\mathrm{N_2}):V(\mathrm{H_2})=1:3$ -dür. Reaksiya getmirsə, qarışığın hidrogenə nəzərən nisbi sıxlığını tap: $M(\mathrm{N_2})=28$ q/mol, $M(\mathrm{H_2})=2$ q/mol.

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et və hər birinin izahına bax.

Mövzu üzrə sınaq, I qrup (RK)Mövzu üzrə sınaq, IV qrup

Digər mövzular

Bütün Kimya mövzuları

Dərslikdə bu mövzu

Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Maddə miqdarı», səh. 13
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Molyar kütlə», səh. 19
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Molyar həcm. Avoqadro qanunu», səh. 23
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Qazların sıxlığı və nisbi sıxlıq», səh. 27
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Kimyəvi tənliklər üzrə hesablamalar», səh. 44
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Kimyəvi reaksiyaların çıxımı», səh. 48