242789885
242789885
242789885
DESPRE STRUCTURA
SUBSTANȚEI
Autor:
prof. IoanaMihaela Popescu
Colegiul Naţional Unirea
Focşani
2012
CUPRINS
Aplicație: amestecul de gaze
Probleme rezolvate
Test interactiv
Fenomenele termice
Bibliografia
Mărimile caracteristice
structurii discrete a substanței
Masa atomică Masa molară
Masa atomică relativă Volumul molar
Masa moleculară Numărul lui Avogadro
Masa moleculară Concentrația
relativă moleculelor
Cantitatea de substanță Numărul lui Loschmidt
Masa atomică
Masa atomică (absolută) reprezintă masa unui atom.
Să considerăm un atom A; în continuare vom nota masa
moleculară cu mA.
Unitatea de măsură în S. I. este: [mA]S.I. = kg .
Kilogramul este o unitate prea mare pentru masa
atomică și, de aceea, se folosește o unitate convențională
adecvată, definită în 1961:
Unitatea atomică de masă reprezintă a 12a parte din
masa izotopului de carbon12.
1 u = 1,66053873∙1027 kg ≈ 1,66∙1027 kg
Alte notații folosite pentru unitatea atomică de masă (mai
ales în cărți mai vechi): u.a.m. sau a.m.u. (în engleză).
Masa atomică relativă
Masa atomică relativă reprezintă numărul care arată de
câte ori masa atomică este mai mare decât a 12a parte din
masa izotopului de carbon12.
Rezultă că:
Tipul Masa atomică Masa atomică Masa atomică Numărul de
atomului (10-27 kg) (u) relativă masă
hidrogen 1,6736 1,0079 u 1,0079 1
oxigen 26,5676 15,9994 u 15,9994 16
carbon 19,9442 12,0107 u 12,0107 12
azot 23,2586 14,0067 u 14,0067 14
Masa moleculară relativă
Masa moleculară relativă reprezintă numărul care arată
de câte ori masa moleculară este mai mare decât a 12a parte
din masa izotopului de carbon12.
Masa moleculară absolută și
masa moleculară relativă
Exemple:
1) Masa moleculară a hidrogenului:
2) Masa moleculară a oxigenului:
3) Masa moleculară a azotului:
4) Masa moleculară a apei:
5) Masa moleculară a dioxidului de carbon:
Cantitatea de substanță
Masa molară (µ) reprezintă masa unui mol de substanță.
Exemple:
Masa atomică Masa molară Masa atomică Masa molară
Substanța Substanța
relativă (kg/kmol) relativă (kg/kmol)
Hidrogen Apă 18 18
1 1
atomic
Dioxid de
44 44
Hidrogen carbon
2 2
(molecular) Carbon 12 12
Oxigen Heliu 4 4
16 16
atomic
Azot
Oxigen 28 28
32 32 (molecular)
(molecular)
Numărul lui Avogadro reprezintă numărul de molecule
din orice mol de substanță:
NA = 6,023∙1023 molecule/mol = 6,023∙1026 kmol1
Să notăm cu m0 masa unei molecule. Rezultă că:
µ = NA∙m0
m = N∙m0
Ținând cont de relația: m0 = mr∙u =>
Concentrația moleculelor (numărul volumic )
Concentrația moleculelor (numărul volumic) reprezintă
numărul de molecule din unitatea de volum:
Unitatea de măsură este: [n]S.I. = m3.
Pentru un mol de substanță:
Numărul lui Loschmidt
Masa amestecului de gaze
Concentrația moleculelor din amestecul de gaze
Cantitatea de substanță a amestecului de gaze
Masa molară medie a amestecului de gaze
Legea lui Dalton
Masa amestecului de gaze
Concentrația moleculelor din amestecul de gaze
Concentrația amestecului de gaze este egală cu suma
concentrațiilor fiecărui gaz component luat individual în
același volum:
Cantitatea de substanță a amestecului de gaze
Numărul de moli din amestecul de gaze este egal cu
suma numerelor de moli din fiecare gaz component al
amestecului:
Masa molară medie a amestecului de gaze
=>
Pentru fiecare gaz component:
Legea lui Dalton
p1 p1 p2 p2
V V pA =
1 p = p’1+p’2 ½p’1+p’2
pB = ½p’1
vid
Aplicație: 2
A B A B
Probleme rezolvate
Problema 1 (distanța dintre atomi)
Problema 2 (masa molară a unei substanțe compuse)
Problema 3 (amestec de gaze)
Problema 4 (amestec de gaze)
Problema 5 (disocierea moleculelor)
Problema 1
Rezolvare
Problema 1
Rezolvare
Densitatea mercurului este:
Se poate considera că întregul volum molar este format
dintrun număr NA de cubulețe ce conțin câte o moleculă.
Distanța medie dintre 2 molecule este egală cu latura
cubulețului.
Problema 2
Rezolvare
Masa molară a substanței finale este:
Problema 3
Rezolvare
a)
mrC ≡ µC
=>
mrO ≡ µO
µ1 = 44 g/mol
b)
=>
Problema 3
Rezolvare
c)
d)
Problema 4
Întro incintă se află mase egale m = 154 g de monoxid
de carbon (CO) și de dioxid de carbon (CO2) în condiții
normale de presiune și temperatură. Masele atomice
relative ale carbonului și oxigenului sunt AC = 12, respectiv
AO = 16.
Se cunosc numărul lui Avogadro NA = 6,0023∙1026 kmol1
și volumul molar Vµ = 22,4 ℓ/mol.
Rezolvare
Problema 5
Rezolvare
Problema 5
Rezolvare
Inițial:
În final:
numărul de molecule disociate este αN;
numărul de atomi rezultați din disociere este 2αN;
- numărul de molecule rămase nedisociate este (N – αN) =
N(1 – α).
Numărul final N’ de particule este egal cu suma dintre
numărul de molecule rămase nedisociate și numărul de
atomi obținuți prin disociere:
N’ = N(1 – α) + 2αN = N(1 + α)
N’ = 1,25N = 26,9∙1022
Test interactiv
1. Numărul de molecule de hidrogen conținut întro masă
de 4 g de hidrogen este: (1 punct)
a. 4∙1023 b. 12∙1023 c. 24∙1023 d. 28∙1023
2. Numărul de molecule de apă conținute întrun volum
de 24 dm3 este: (1 punct)
a. 4∙1023 b. 12∙1023 c. 24∙1023 d. 28∙1023.
3. Masa molară propanului (C3H8) este:
(1 punct)
a. 44 b. 32 c. 21 d. 11
Test interactiv
4. Masa unei molecule de metan (CH4) exprimată în S. I.
este: (1 punct)
a. 16 u b. 26,56∙1024g c. 16kg d. 26,56∙1027kg
6. Volumul ce îi revine, în medie, unei molecule de dioxid
de carbon în condiții normale este: (1 punct)
a. 3,72∙1023ℓ b. 3,72∙1023m3 c. 3,72∙1026ℓ b. 3,72∙1027m3
Test interactiv
7. Întro incintă se află N1 = 5∙1024 molecule de oxigen (µ1 =
32 kg/kmol) și N2 = 3∙1024 molecule de argon (µ2 = 28kg/kmol).
Masa molară medie a amestecului de gaze este:
(1,5 puncte)
a. 30 kg/kmol b. 35 kg/kmol c. 42 kg/kmol d. 60 kg/kmol
8. Întro incintă se găsește la momentul inițial un gaz
monoatomic cu masa molară µ. În urma unei reacții chimice,
se constată că în final jumătate din atomi sau combinat
pentru a forma un gaz diatomic. Masa molară medie a
amestecul obținut în incintă este:
(1,5 puncte)
a. 2µ b. 3µ/2 c. 4µ/3 d. µ
Test interactiv
Se acordă 1 punct din oficiu
Timpul de lucru este 50 minute.
Termodinamica Teoria cineticomoleculară
studiază fenomenele termice studiază fenomenele termice
fără a ține seama de structura fără a ține seama de structura
discretă a corpurilor. discretă a corpurilor și de
agitația termică a
În termodinamică, corpurile moleculelor.
au dimensiuni macroscopice.
BIBLIOGRAFIA
Cristea Gheorghe; Ardelean Ioan – Elemente fundamentale
de fizică, Editura DACIA, ClujNapoca, 1980
Gherbanovschi N.; Borșan D.; Costescu A.; Petrescu
Prahova M.; Sandu M. Fizică, Manual pentru clasa a Xa,
Editura Didactică și pedagogică, București, 1990
IonescuAndrei R.; Onea C.; Toma I. – Fizică F1, Manual
pentru clasa a XIa, Grupul Editorial Art, 2004
Panaiotu L.; Baltac A. – Fizica, Manual pentru anul II
licee, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1977
Pătru VirgilMiron – Culegere de probleme de FIZICĂ
pentru clasa a Xa, editura COMPAL , București, 2005
Talpălaru S.; Haralamb D.; Corega Ctin; Negrea G.; Rus C
tin – Fizică, Manual pentru clasa a Xa, POLIROM,
București, 2007
*** Variantele de bacalaureat la fizică, 2009
BIBLIOGRAFIA
http://aplusphysics.com/flux/tag/regentsphysicsreview/
http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/4309?
e=averill_1.0ch13_s01
http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Thermodynamic
s/Ideal_Systems/Thermodynamics_of_Mixing
http://en.wikipedia.org/wiki/K._Eric_Drexler
http://en.wikipedia.org/wiki/Loschmidt_constant
http://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnology
http://hplusmagazine.com/2009/11/20/selfassembling
nanoparticlescomplexnanostructures/
http://machinedesign.com/article/molecularmodelingincad0928
http://phjoan5.technion.ac.il/~amihai/
http://ro.wikipedia.org/wiki/Nanotehnologie
http://wiki.transhumani.com/index.php?
title=File:NASA_CNT_Gears_rapid.gif
http://www.acceleratingfuture.com/michael/blog/2007/02/molecula
rmachineimages/
http://www.asociatiaprofesorilor.ro/Aplicatiiale
nanotehnologiilor.html
BIBLIOGRAFIA
http://www.bio8.info/2011_12_01_archive.html
http://www.crnano.org/whatis.htm
http://www.ioanenciu.ro/nanotehnologia.html
http://www.lsbu.ac.uk/water/giant.html
http://www.matus1976.com/nucleus/index.php?itemid=36
http://www.nanotechnologyaustralia.com/2011/09/20/nanotechnolo
gyisbeginingtoimproveoureverydaylivespart1/
http://www.southalabama.edu/engineering/ece/faculty/akhan/Cou
rses/EE530Summer07/EE530.htm