'n Tipiese taak in fisika is om die volumes van verskeie stowwe onder sekere eksterne toestande te bereken. Een van hierdie stowwe is kwik - 'n metaal met unieke fisiese eienskappe. In hierdie artikel sal ons maniere oorweeg om die volgende taak in fisika op te los: watter volume beslaan 100 mol kwik?
Wat is kwik?
Dit is 'n chemiese element onder die 80ste nommer in die periodieke tabel. Sy buurman aan die linkerkant is goud. Kwik word aangedui met die simbool Hg (hidrargyrum). Die Latynse naam kan as "vloeibare silwer" vertaal word. Inderdaad, by kamertemperatuur bestaan die element as 'n vloeistof, wat 'n silweragtige kleur het.
Die betrokke element is die enigste vloeibare metaal. Hierdie feit is te danke aan die unieke elektroniese struktuur van sy atome. Dit is uiters stabiel as gevolg van volledig gevulde elektronskulpe. In hierdie verband is kwik soortgelyk aan inerte gasse. Atoomstabiliteitlei tot die moeilikheid om 'n elektron daarvan los te maak. Laasgenoemde beteken dat daar geen metaalbinding tussen Hg-atome is nie, hulle is slegs in wisselwerking met mekaar as gevolg van swak van der Waals-kragte.
Mercury smelt reeds by -39 oC. Die gevolglike vloeistof is baie swaar. Sy digtheid is 13 546 kg/m3, wat 13,5 keer dié van gedistilleerde water is. Hierdie digtheidswaarde is te danke aan die groot waarde van die atoommassa van die element, wat 200.59 vm. is
Verder in die artikel sal ons die vraag beantwoord hoeveel volume deur 100 mol kwik beset word. Hierdie probleem kan op twee verskillende maniere opgelos word.
Oplossing van die probleem in die eerste manier
Om die vraag te beantwoord: "Wat is die volume van 100 mol kwik?", moet 'n mens na die relevante eksperimentele data verwys. Dit gaan oor molêre volume. Sulke data kan in die verwysingsliteratuur gevind word. Dus, in een van die tabelle vind ons dat by 293 K (20 oC) die molêre volume van die betrokke vloeibare metaal 14,81 cm3 is /mol. Met ander woorde, 1 mol Hg-atome beslaan 'n volume van 14,81 cm3. Om die vraag van die probleem te beantwoord, is dit genoeg om hierdie getal met 100 te vermenigvuldig.
So kry ons die antwoord: die volume van 100 mol kwik is gelyk aan 1481 cm3, wat feitlik ooreenstem met 1,5 liter.
Let daarop dat ons die molêre volume-waarde vir 20 oC gebruik het. Die antwoord wat ontvang word, sal egter nie veel verander as kwik onder enige ander oorweeg word nietemperatuur omdat sy termiese uitsettingskoëffisiënt baie klein is.
Tweede oplossing
Beantwoord die vraag hoeveel volume 100 mol kwik opneem deur 'n ander benadering as die vorige een te gebruik. Om dit te doen, moet ons die digtheid en molêre massadata vir die betrokke metaal gebruik.
Die aanvanklike formule vir die oplossing van die probleem sal die volgende uitdrukking wees:
ρ=m/V.
Waar kan ek die waarde van V: uitdruk
V=m/ρ.
Die massa n=100 mol van 'n stof word soos volg gedefinieer:
m=nM.
Waar M die massa van een mol kwik is. Dan sal die werkformule vir die bepaling van die volume soos volg geskryf word:
V=nM/ρ.
Die waarde van die molêre massa wat ons reeds hierbo gegee het, is numeries gelyk aan die atoommassa, slegs uitgedruk in gram per mol (M=200, 59 g/mol). Die digtheid van kwik is 13 546 kg/m3 of 13,546 g/cm3. Ons vervang hierdie waardes in die formule, ons kry:
V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.
Soos jy kan sien, het ons presies dieselfde resultaat gekry as in die vorige metode om die probleem op te los.
