Как найти атомный объем


Атомный радиус (видео 5) | Периодическая таблица| Химия

Видео: Атомный радиус (видео 5) | Периодическая таблица| Химия

Содержание

  • Что такое атомный объем?
  • Атомный объем и радиус
  • Дополнительная формула
  • Как изменяется атомный объем в периодической таблице?
  • Атомные объемы переходных металлов
  • Примеры атомного объема
  • Пример 1
  • Пример 2

Что такое атомный объем?

В атомный объем — относительное значение, указывающее на соотношение между молярной массой элемента и его плотностью. Таким образом, этот объем зависит от плотности элемента, а плотность, в свою очередь, зависит от фазы и того, как в ней расположены атомы.

Таким образом, атомный объем элемента Z не совпадает в фазе, отличной от той, которую он демонстрирует при комнатной температуре (жидкой, твердой или газообразной), или когда он является частью определенных соединений. Таким образом, атомный объем Z в соединении ZA отличается от атомного объема Z в соединении ZB.

Почему? Чтобы понять это, нужно сравнить атомы, например, с мрамором. Мрамор имеет очень четко очерченную границу материала, что можно увидеть благодаря его блестящей поверхности. Напротив, граница атомов диффузная, хотя отдаленно их можно считать сферическими.

Таким образом, то, что определяет точку за границей атома, — это нулевая вероятность нахождения электрона, и эта точка может быть дальше или ближе к ядру в зависимости от того, сколько соседних атомов взаимодействуют вокруг рассматриваемого атома.

Атомный объем и радиус

За счет взаимодействия двух атомов H в молекуле H2, определены положения их ядер и расстояния между ними (межъядерные расстояния). Если оба атома сферические, радиус — это расстояние между ядром и нечеткой границей:

На изображении выше вы можете увидеть, как уменьшается вероятность нахождения электрона по мере его удаления от ядра. Затем, разделив межъядерное расстояние на два, получаем атомный радиус. Далее, предполагая сферическую геометрию атомов, формула используется для вычисления объема сферы:

V = (4/3) (Пи) г3

В этом выражении r — атомный радиус, определенный для молекулы H2. Значение V, вычисленное этим неточным методом, может измениться, если, например, рассматривается H2 в жидком или металлическом состоянии. Однако этот метод очень неточен, потому что формы атомов очень далеки от идеальной сферы в их взаимодействиях.

Чтобы определить атомные объемы в твердых телах, принимается во внимание множество переменных, касающихся их расположения, которые получаются с помощью рентгеноструктурных исследований.

Дополнительная формула

Молярная масса выражает количество вещества, которое имеет моль атомов химического элемента.

Его единицы — г / моль. С другой стороны, плотность — это объем, который занимает один грамм элемента: г / мл. Поскольку единицы измерения атомного объема — мл / моль, вам нужно поиграть с переменными, чтобы получить желаемые единицы:

  • (г / моль) (мл / г) = мл / моль

Или что то же самое:

  • (Молярная масса) (1 / D) = V
  • (Молярная масса / D) = V

Таким образом, легко вычислить объем одного моля атомов элемента; тогда как по формуле сферического объема рассчитывается объем отдельного атома.

Чтобы получить это значение с первого раза, необходимо преобразование через число Авогадро (6,02 · 10-23).

Как изменяется атомный объем в периодической таблице?

Если считать атомы сферическими, то их изменение будет таким же, как наблюдаемое в атомных радиусах. На изображении выше, где показаны типичные элементы, показано, что атомы становятся меньше справа налево; вместо этого сверху вниз они становятся более объемными.

Это потому, что в тот же период ядро ​​включает протоны, когда оно движется вправо. Эти протоны оказывают притягивающую силу на внешние электроны, которые ощущают эффективный заряд ядра Zef, меньше реального заряда ядра Z.

Электроны внутренних оболочек отталкиваются от электронов внешней оболочки, уменьшая влияние ядра на них; это известно как экранный эффект.В тот же период эффект экрана не может противодействовать увеличению числа протонов, поэтому электроны во внутренней оболочке не мешают атомам сжиматься.

Однако спуск в группу открывает новые энергетические уровни, которые позволяют электронам двигаться по орбите дальше от ядра. Точно так же количество электронов во внутренней оболочке увеличивается, экранирующие эффекты которых начинают уменьшаться, если ядро ​​снова добавляет протоны.

По этим причинам следует понимать, что группа 1A имеет наиболее объемные атомы, в отличие от небольших атомов группы 8A (или 18), у благородных газов.

Атомные объемы переходных металлов

Атомы переходного металла включают электроны во внутренние d-орбитали. Это увеличение эффекта экрана и, как и реального заряда ядра Z, компенсируются почти одинаково, так что их атомы сохраняют одинаковый размер в тот же период.

Другими словами: в один период переходные металлы имеют одинаковые атомные объемы. Однако эти небольшие различия чрезвычайно важны при определении металлических кристаллов (как если бы они были металлическими шариками).

Примеры атомного объема

Для расчета атомного объема элемента доступны две математические формулы, каждая с соответствующими примерами.

Пример 1

Учитывая атомный радиус водорода -37 пм (1 пикометр = 10-12м) — и цезий -265 пм-, рассчитайте их атомные объемы.

Используя формулу для сферического объема, мы получаем:

VЧАС= (4/3) (3,14) (37 вечера)3= 212,07 вечера3

VCS= (4/3) (3,14) (265 вечера)3= 77912297.67 вечера3

Однако эти объемы, выраженные в пикометрах, являются непомерными, поэтому их переводят в единицы ангстрем, умножая их на коэффициент преобразования (1Å / 100pm).3:

(212.07 вечера3) (1Å / 100 пм)3= 2,1207×10-4 Å3

(77912297.67 вечера3) (1Å / 100 пм)3= 77,912 Å3

Таким образом, численно подтверждены различия в размерах малого атома H и объемного атома Cs. Необходимо принять во внимание, что эти расчеты являются лишь приближением к утверждению, что атом является полностью сферическим, который отклоняется от реальности.

Пример 2

Плотность чистого золота составляет 19,32 г / мл, а его молярная масса — 196,97 г / моль. Применяя формулу M / D для вычисления объема одного моля атомов золота, получаем следующее:

VAu= (196,97 г / моль) / (19,32 г / мл) = 10,19 мл / моль

То есть 1 моль атомов золота занимает 10,19 мл, но какой объем конкретно занимает атом золота? И как выразить это в единицах pm3? Для этого просто примените следующие коэффициенты пересчета:

(10,19 мл / моль) · (моль / 6,02 · 10-23 атомов) · (1 м / 100 см)3· (13:00 / 10-12м)3= 16,92 ·106 вечера3

С другой стороны, атомный радиус золота составляет 166 пм. Если сравнить оба объема — полученный предыдущим методом и рассчитанный по формуле сферического объема — будет обнаружено, что они не имеют одинакового значения:

VAu= (4/3) (3,14) (166 часов)3= 19,15·106 вечера3

Какое из двух значений ближе всего к принятому значению? Тот, который наиболее близок к экспериментальным результатам, полученным методом рентгеновской дифракции кристаллической структуры золота.

Источник

Atomic Volume Definition, Formula

JESPER KLAUSEN/Getty Images


Updated on March 28, 2019

The atomic volume is the volume one mole of an element occupies at room temperature. Atomic volume is typically given in cubic centimeters per mole: cc/mol. The atomic volume is a calculated value using the atomic weight and the density using the formula: atomic volume = atomic weight/density

Alternatives

Another way to calculate atomic volume is to use the atomic or ionic radius of an atom (depending on whether or not you are dealing with an ion). This calculation is based on the idea of an atom as a sphere, which isn’t precisely accurate. However, it’s a decent approximation.

In this case, the formula for the volume of a sphere is used, where r is the atomic radius:

volume = (4/3)(π)(r3)

Example

For example, a hydrogen atom has an atomic radius of 53 picometers. The volume of a hydrogen atom would be:

volume = (4/3)(π)(533)

volume = 623000 cubic picometers (approximately)

Источник

Перейти к содержанию

Определение атомного объема, формула

На чтение 1 мин. Просмотров 52 Опубликовано 26.05.2021

Атомный объем – это объем, который один моль элемента занимает при комнатной температуре. Атомный объем обычно выражается в кубических сантиметрах на моль: см 3/моль. Атомный объем – это вычисленное значение с использованием атомного веса и плотности по формуле: атомный объем = атомный вес/плотность

Альтернативы

Другой способ рассчитать атомный объем – использовать атомный или ионный радиус атома (в зависимости от того, имеете ли вы дело с ионом). Этот расчет основан на идее об атоме как о сфере, что не совсем точно. Однако это неплохое приближение.

В этом случае используется формула для объема сферы, где r – атомный радиус:

volume = (4/3) (π) (r 3 )

Пример

Например, атом водорода имеет атомный радиус 53 пикометра. Объем атома водорода будет:

volume = (4/3) (π) (53 3 )

volume = 623000 кубических пикометров (приблизительно)

Источник
  1. Относительная атомная и молекулярная масса
  2. Количество вещества. Постоянная Авогадро
  3. Молярная масса
  4. Молярный объем
  5. Задачи

п.1. Относительная атомная и молекулярная масса

Массы атомов и молекул, из которых состоят вещества, очень малы. Поэтому их чаще измеряют не в килограммах, а используют внесистемную единицу – атомную единицу массы.

Атомная единица массы – внесистемная единица, равная 1/12 массы свободного покоящегося атома углерода (^{12}mathrm{C}), находящегося в основном состоянии. $$ 1 text{а. е. м}approx 1,66cdot 10^{-27} text{кг} $$

Относительная атомная масса – это физическая величина, показывающая, во сколько раз масса данного атома больше атомной единицы массы: $$ A_rapprox frac{m_{at}}{1,66cdot 10^{-27}} $$

Относительную атомную массу проще всего найти, пользуясь таблицей Менделеева.

Таблица Менделеева

Например:
(A_r(mathrm{H})=1,00797 text{а. е. м}) – относительная атомная масса водорода
(A_r(mathrm{C})=12,01115 text{а. е. м}) – относительная атомная масса углерода
(A_r(mathrm{N})=14,0067 text{а. е. м}) – относительная атомная масса азота
(A_r(mathrm{O})=15,9994 text{а. е. м}) – относительная атомная масса кислорода

На практике при решении учебных задач относительные атомные массы округляют и единицу измерения а.е.м. не пишут.

Например: $$ A_r(mathrm{H})=1, A_r(mathrm{C})=12, A_r(mathrm{N})=14, A_r(mathrm{O})=16 $$

Относительная молекулярная масса вещества – это физическая величина, показывающая, во сколько раз масса одной молекулы данного вещества больше атомной единицы массы: $$ M_rapprox frac{m_{mol}}{1,66cdot 10^{-27}} $$ Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс всех атомов, из которых состоит данное вещество: $$ M_r=sum A_r $$

Например:
Найдем относительную молекулярную массу молекулы воды (mathrm{H_2O}), которая состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода $$ M_r(mathrm{H_2O})=2A_r(mathrm{H})+A_r(mathrm{O})=2cdot 1+16=18 $$

Масса молекулы вещества равна произведению относительной молекулярной массы данного вещества на величину 1 а.е.м., выраженную в килограммах: $$ m_{mol}approx 1,66cdot 10^{-27}cdot M_r (text{кг}) $$

Например:
Масса молекулы водорода $$ m(mathrm{H_2O})=approx 1,66cdot 10^{-27}cdot 18approx 2,99cdot 10^{-26} (text{кг}) $$

п.2. Количество вещества. Постоянная Авогадро

Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц $$ N_Aapprox 6,022cdot 10^{23} $$ Число (N_A) называют постоянной Авогадро.

Количество вещества – физическая величина, равная отношению числа однотипных структурных элементов (атомов, молекул, ионов), содержащихся в веществе, к числу Авогадро: $$ nu=frac{N}{N_A} $$ Единицей измерения количества вещества в СИ является моль.

Например:
В 5 молях углерода будет содержаться (N=5cdot N_Aapprox 6,022cdot 10^{23}approx 3,01cdot 10^{24}) атомов углерода. Причём, всё равно, будут ли эти атомы углерода образовывать уголь, графит или алмаз.

Аналогично, в 5 молях воды будет (N=5cdot N_Aapprox 3,01cdot 10^{24}) молекул воды. Причём, независимо от того, в каком агрегатном состоянии находится вода: в виде пара, жидкости или льда.

Т.е., «количество вещества» всегда говорит нам о «количестве частиц», независимо от других параметров.

п.3. Молярная масса

Молярная масса – это масса 1 моля вещества.
Из определения 1 моля вещества и относительной молекулярной массы следует, что молярная масса равна $$ mu=M_rcdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} $$

Например:
Молярная масса воды $$ mu(mathrm{H_2O})=M_r(mathrm{H_2O})cdot 10^{-3}=18cdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} $$

Алгоритм определения молярной массы вещества с помощью таблицы Менделеева
Шаг 1. По таблице Менделеева найти относительные атомные массы (A_{ri}) для всех элементов, входящих в молекулу вещества.
Шаг 2. Найти относительную молекулярную массу как сумму всех относительных атомных масс $$ M_r=sum_i A_{ri} $$ Шаг 3. Записать молярную массу в виде $$ mu=M_rcdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} $$

Например:
Найдем молярную массу этилового спирта begin{gather*} A_r(mathrm{C})=12, A_r(mathrm{H})=1, A_r(mathrm{O})=16\ M_r(mathrm{C_2H_5OH})= 2A_r(mathrm{C})+6A_r(mathrm{H}) +A_r(mathrm{O})=2cdot 12+6cdot 1+16=46\ mu(mathrm{C_2H_5OH})=46cdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} end{gather*}

п.4. Молярный объем

Молярный объем – это объем 1 моля вещества.
Молярный объем равен отношению молярной массы к плотности вещества: $$ V_{mu}=frac{mu}{rho} $$

Например:
Молярный объем воды begin{gather*} V_{mu}(mathrm{H_2O})=frac{18cdot 10^{-3} text{кг/моль}}{10^3 text{кг/м}^3}=18cdot 10^{-6}frac{text{м}^3}{text{моль}}=18frac{text{cм}^3}{text{моль}}=18frac{text{мл}}{text{моль}} end{gather*} Т.е. 1 моль воды занимает объем 18 мл (столовая ложка).

При нормальных условиях (t=0°C, ρ=1 атм) молярные объемы всех идеальных газов одинаковы и равны: $$ V_{mu text{газ}}=22,4frac{text{л}}{text{моль}} $$

Это свойство газов часто используется при изучении различных веществ и явлений в физике и химии.

п.5. Задачи

Задача 1. Масса кристалла серы равна 16 г. Сколько молекул серы (mathrm{S_8}) содержится в этом кристалле? (Ответ округлите до двух значащих цифр).

Дано:
(m=16 text{г}=16cdot 10^{-3} text{кг})
(A_r=32)
(N_A=6,022cdot 10^{23})
__________________
(N-?)

Относительная молекулярная масса одной молекулы $$ M_r=8cdot A_r=8cdot 32=256 $$ Молярная масса $$ mu=256cdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} $$ Количество вещества в кристалле серы: $$ nu=frac{N}{N_A}=frac{m}{mu} $$ Количество молекул в кристалле серы: $$ N=frac{m}{mu}N_A $$ $$ N=frac{1,6cdot 10^{-3}}{256cdot 10^{-3}}cdot 6,022cdot 10^{23}approx 3,8cdot 10^{22} $$ Ответ: (3,8cdot 10^{22})

Задача 2*. В кислородном генераторе на космическом корабле было получено 1,6 кг кислорода (mathrm{O_2}). Одному космонавту по норме требуется 600 литров кислорода в сутки. Считая условия для газа приблизительно нормальными, определите, на сколько часов космонавту хватит полученного кислорода.

Дано:
(m=1,6 text{кг})
(V_t=600frac{text{л}}{text{сут}}=25frac{text{л}}{text{ч}})
(A_r=16)
(V_{mu}=22,4frac{text{л}}{text{моль}})
__________________
(t-?)

Относительная молекулярная масса молекулы кислорода $$ M_r=2cdot A_r=32 $$ Молярная масса кислорода $$ mu=32cdot 10^{-3}frac{text{кг}}{text{моль}} $$ Количество вещества в полученном кислороде $$ nu=frac{m}{nu}=frac{V}{V_{mu}} $$ Объем полученного кислорода $$ V=frac{m}{mu}=V_{mu} $$ Количество часов для дыхания одного человека begin{gather*} t=frac{V}{V_t}=frac{m}{mu}frac{V_{mu}}{V_t}\[6pt] t=frac{1,6 text{кг}}{32cdot 10^{-3} text{кг/моль}}cdot frac{22,4 text{л/моль}}{25 text{л/ч}}=44,8 text{ч} end{gather*} Ответ: 44,8 ч.

Источник
  • 2023

Лесоповал-Я куплю тебе дом

Лесоповал-Я куплю тебе дом

Оглавление:

  • Определение атомного объема

Определение атомного объема

Атомный объем — это объем, который занимает один моль элемента при комнатной температуре.Атомный объем обычно дается в кубических сантиметрах на моль — см 3 / моль.Атомный объем является расчетным значением с использованием атомного веса и плотности по формуле:атомный объем = атомный вес / плотность

Другой способ вычислить атомный объем — использовать атомный или ионный радиус атома (в зависимости от того, имеете ли вы дело с ионом).

Этот расчет основан на идее атома как сферы, которая не совсем точна. Тем не менее, это достойное приближение.

В этом случае используется формула для объема сферы:

объем = (4/3) (π) (r3)

где r атомный радиус

Например, атом водорода имеет атомный радиус 53 пикометра. Объем атома водорода будет:

объем = (4/3) (π) (533)

объем = 623000 кубических пикометров (приблизительно)

Определение атомного объема

Атомный объем — это объем, который занимает один моль элемента при комнатной температуре.Атомный объем обычно дается в кубических сантиметрах на моль — см 3 / моль.Атомный объем является расчетным значением с использованием атомного веса и плотности по формуле:атомный объем = атомный вес / плотность

Другой способ вычислить атомный объем — использовать атомный или ионный радиус атома (в зависимости от того, имеете ли вы дело с ионом).

Этот расчет основан на идее атома как сферы, которая не совсем точна. Тем не менее, это достойное приближение.

В этом случае используется формула для объема сферы:

объем = (4/3) (π) (r3)

где r атомный радиус

Например, атом водорода имеет атомный радиус 53 пикометра. Объем атома водорода будет:

объем = (4/3) (π) (533)

объем = 623000 кубических пикометров (приблизительно)

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как можно найти секс собаку
  • Как найти номер судебного дела по номеру
  • У вас есть ребенок как найти мужа
  • Как найти местонахождение человека по телефону мтс
  • Как найти частное решение дифференциального уравнения первого