כל תלמיד שלמד בקפידה את הטבלה המחזורית, כנראה שם לב שבנוסף למספר של יסוד כימי, הוא מכיל מידע על משקל האטום שלו. במאמר זה, נבחן מהי מסה טוחנת והיכן משתמשים בה.
מהי שומה?
לפני שעונה על השאלה "מהי המסה הטוחנית", יש צורך להבין כמות כה חשובה בכימיה כמו השומה.
במאה ה-19, Amedeo Avogadro, שחקר בקפידה את חוק Gay-Lussac עבור גזים אידיאליים בתהליך איזוכורי, הגיע למסקנה שנפחים שווים של חומרים שונים בתנאים זהים (טמפרטורה ולחץ) מכילים מספר שווה של אטומים או מולקולות. רעיונותיו של אבוגדרו סתרו את התיאוריות של אז על המבנה הכימי וההתנהגות של חומרים גזים, ולכן הם התקבלו רק כעבור חצי מאה.
בתחילת המאה ה-20, בעזרת טכנולוגיות חדישות יותר, ניתן היה לקבוע את מספר מולקולות המימן ב-2 גרם של גז זה. כמות זו נקראת"מול". המונח עצמו הוצג על ידי וילהלם אוסטוולד, מלטינית הוא מתורגם כ"ערימה", "אשכול".
בשנת 1971, השומה הפכה לאחת מ-7 יחידות המדידה הבסיסיות במערכת ה-SI. נכון לעכשיו, שומה אחת מובנת כמספר אטומי הסיליקון הכלול בכדור אידיאלי עם מסה של 0.028085 ק ג. עצם מספר החלקיקים המקביל למול 1 נקרא המספר של אבוגדרו. זה בערך 6.021023.
מהי מסה מולרית?
כעת נוכל לחזור לנושא המאמר. שומה ומסה מולרית הן שתי כמויות הקשורות זו בזו. השני הוא המשקל של שומה אחת של כל חומר. ברור שסוג היסוד הכימי או הרכב המולקולה של גז מסוים קובע ישירות את המסה המולרית. לפי הגדרה זו ניתן לכתוב את הביטוי הבא:
M=ma NA.
כאשר ma היא המסה של אטום אחד, NA הוא המספר של אבוגדרו. כלומר, כדי לקבל את הערך של M, יש צורך להכפיל את משקלו של חלקיק אחד (מולקולה, אטום, צביר אטומי) במספר האבוגדרו.
כפי שצוין בהקדמת המאמר, כל יסוד בטבלה המחזורית מכיל מידע על המסה האטומית שלו. זה המשקל בגרמים לשומה. ברור שכדי לקבל את המסה המולרית בק ג/מול, יש לחלק את הערך הטבלאי ב-1000. לדוגמה, עבור ניוביום במספר 41, אנו רואים את המספר 92.9, כלומר, למול 1 מהאטומים שלו יש משקל של 92.9 גרם.
היכן משתמשים ב-M בכימיה?
לדעת עכשיומהי מסה מולרית, שקול היכן משתמשים בה בכימיה.
המושג של כמות החומר והמשקל המולרי ממלא תפקיד חשוב בהכנת תגובות כימיות, מכיוון שהן מתאימות רק ליחס קפדני של ריאגנטים. לדוגמה, התגובה של שריפת מימן עם היווצרות מולקולת מים מוצגת להלן:
2H2+ O2=2H2O.
ניתן לראות ש-2 מולים של מימן, בעלי מסה של 4 גרם, מגיבים ללא שאריות עם 1 מול חמצן במשקל 32 גרם. כתוצאה מכך נוצרות 2 מולקולות מים, עם אינדיקטור של 36 גרם. מהנתונים הללו ברור שבתהליך של טרנספורמציות כימיות המסה נשמרת. במציאות, המשקל של המגיבים ומוצרי ההמרה שונה במקצת. הבדל קטן זה נובע מההשפעה התרמית של התגובה. ניתן לחשב את הפרש המסה באמצעות הנוסחה של איינשטיין כדי לקשר משקל ואנרגיה.
בכימיה, המושג מסה מולרית קשור קשר הדוק גם לריכוז בעל אותו שם. בדרך כלל, מוצקים המסיסים בנוזלים מתאפיינים במספר השומות בליטר אחד, כלומר, הריכוז המולארי.
חשוב להבין שהערך הנדון קבוע רק עבור יסוד כימי נתון או תרכובת ספציפית, לדוגמה, עבור H2זהו 2 גרם/מול, ועבור O 3 - 48 גרם/מול. אם ערכו עבור תרכובת אחת גדול יותר מאשר עבור תרכובת אחרת, אז זה אומר שלחלקיק היסודי של החומר הראשון עצמו יש מסה גדולה יותר מהשני.
גזים ונפח הטוחנות שלהם
מסה מולרית קשורה גם לפיזיקה אידיאליתגזים. בפרט, הוא משמש בעת קביעת נפח של מערכת גז בתנאים חיצוניים ספציפיים, אם כמות החומר ידועה.
גזים אידיאליים מתוארים על ידי משוואת קלפיירון-מנדלייב, שנראית כך:
PV=nRT.
כאן n היא כמות החומר הקשורה למסה המולרית כדלקמן:
n=m / M.
ניתן לקבוע את נפח הגז אם ה-m שלו, הטמפרטורה T והלחץ P שלו ידועים, באמצעות הנוסחה הבאה:
V=mRT / (MP).
נפח מולרי הוא כזה שב-0 oC ולחץ של אטמוספירה אחת, תופס מולה אחת מכל גז. מהנוסחה לעיל, אתה יכול לחשב את הערך הזה, הוא 22.4 ליטר.
