Setiap orang tahu bahwa benda di sekitar kita terdiri dari atom dan molekul. Mereka memiliki bentuk dan struktur yang berbeda. Ketika memecahkan masalah dalam kimia dan fisika, seringkali perlu untuk menemukan massa molekul. Pertimbangkan dalam artikel ini beberapa metode teoretis untuk memecahkan masalah ini.
Informasi umum
Sebelum mempertimbangkan cara mencari massa molekul, Anda harus mengenal konsep itu sendiri. Berikut beberapa contohnya.
Molekul biasanya disebut kumpulan atom yang disatukan oleh satu atau lain jenis ikatan kimia. Juga, mereka harus dan dapat dianggap sebagai keseluruhan dalam berbagai proses fisik dan kimia. Ikatan ini dapat berupa ionik, kovalen, logam, atau van der Waals.
Molekul air yang terkenal memiliki rumus kimia H2O. Atom oksigen di dalamnya dihubungkan melalui ikatan kovalen polar dengan dua atom hidrogen. Struktur ini menentukan banyak sifat fisik dan kimia air cair, es, dan uap.
Gas alami metana adalah perwakilan terang lainnya dari zat molekuler. Partikelnya terbentuksebuah atom karbon dan empat atom hidrogen (CH4). Di ruang angkasa, molekul memiliki bentuk tetrahedron dengan karbon di tengahnya.
Udara adalah campuran gas yang kompleks, yang terutama terdiri dari molekul oksigen O2 dan nitrogen N2. Kedua jenis ini dihubungkan oleh ikatan non-polar kovalen rangkap dua dan rangkap tiga yang kuat, yang membuatnya sangat inert secara kimia.
Menentukan massa molekul melalui massa molarnya
Tabel periodik unsur kimia mengandung sejumlah besar informasi, di antaranya ada satuan massa atom (sma). Misalnya, atom hidrogen memiliki amu 1, dan atom oksigen 16. Masing-masing angka ini menunjukkan massa dalam gram yang akan dimiliki oleh sistem yang mengandung 1 mol atom dari unsur yang sesuai. Ingatlah bahwa satuan pengukuran jumlah zat 1 mol adalah jumlah partikel dalam sistem, sesuai dengan bilangan Avogadro NA, sama dengan 6,0210 23.
Saat mempertimbangkan sebuah molekul, mereka menggunakan konsep bukan sma, tetapi berat molekul. Yang terakhir adalah jumlah sederhana dari a.m.u. untuk atom-atom penyusun molekul. Misalnya, massa molar untuk H2O adalah 18 g/mol, dan untuk O2 32 g/mol. Memiliki konsep umum, maka Anda dapat melanjutkan ke perhitungan.
Massa molar M mudah digunakan untuk menghitung massa molekul m1. Untuk melakukannya, gunakan rumus sederhana:
m1=M/NA.
Dalam beberapa tugasmassa sistem m dan jumlah materi di dalamnya n dapat diberikan. Dalam hal ini, massa satu molekul dihitung sebagai berikut:
m1=m/(nNA).
Gas ideal
Konsep ini disebut gas seperti itu, molekul yang secara acak bergerak ke arah yang berbeda dengan kecepatan tinggi, tidak berinteraksi satu sama lain. Jarak di antara mereka jauh melebihi ukuran mereka sendiri. Untuk model seperti itu, ekspresi berikut ini benar:
PV=nRT.
Ini disebut hukum Mendeleev-Clapeyron. Seperti yang Anda lihat, persamaan tersebut menghubungkan tekanan P, volume V, suhu mutlak T dan jumlah zat n. Dalam rumus, R adalah konstanta gas, secara numerik sama dengan 8.314. Hukum tertulis disebut universal karena tidak bergantung pada komposisi kimia sistem.
Jika tiga parameter termodinamika diketahui - T, P, V dan nilai m dari sistem, maka massa molekul gas ideal m1tidak sulit untuk ditentukan dengan rumus berikut:
m1=mRT/(NAPV).
Ungkapan ini juga dapat ditulis dalam kerapatan gas dan konstanta Boltzmann kB:
m1=kBT/P.
Contoh soal
Telah diketahui bahwa massa jenis beberapa gas adalah 1,225 kg/m3pada tekanan atmosfer 101325 Pa dan suhu 15 oC. Berapa massa molekul? Gas apa yang kamu bicarakan?
Karena kita diberi tekanan, kerapatan, dan suhusistem, maka Anda dapat menggunakan rumus yang diperoleh pada paragraf sebelumnya untuk menentukan massa satu molekul. Kami memiliki:
m1=kBT/P;
m1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 kg.
Untuk menjawab pertanyaan kedua, mari kita cari massa molar M dari gas:
M=m1NA;
M=4.80710-266.021023=0,029 kg/mol.
Nilai massa molar yang diperoleh sesuai dengan udara gas.
