आणविक द्रव्यमान बुनियादी अवधारणाओं में से एक है आधुनिक रसायन शास्त्र. इसका परिचय एवोगैड्रो के कथन की वैज्ञानिक पुष्टि के बाद संभव हुआ कि कई पदार्थों में छोटे कण - अणु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक, बदले में, परमाणुओं से बना होता है। विज्ञान इस फैसले के लिए काफी हद तक इतालवी रसायनज्ञ अमादेओ अवोगाद्रो को जिम्मेदार मानता है, जिन्होंने वैज्ञानिक रूप से पदार्थों की आणविक संरचना की पुष्टि की और रसायन विज्ञान को कई सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाएं और कानून दिए।

तत्वों के द्रव्यमान की इकाइयाँ

प्रारंभ में के लिए मूल इकाईपरमाणु और आणविक द्रव्यमान, उन्होंने हाइड्रोजन परमाणु को ब्रह्मांड में सबसे हल्के तत्व के रूप में लिया। लेकिन परमाणु द्रव्यमान की गणना अधिकतर उनके ऑक्सीजन यौगिकों के आधार पर की जाती थी, इसलिए परमाणु द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए एक नया मानक चुनने का निर्णय लिया गया। ऑक्सीजन का परमाणु द्रव्यमान 15 माना गया था, पृथ्वी पर सबसे हल्के पदार्थ, हाइड्रोजन का परमाणु द्रव्यमान 1 था। 1961 में, वजन निर्धारित करने के लिए ऑक्सीजन प्रणाली को आम तौर पर स्वीकार किया गया था, लेकिन इसने कुछ असुविधाएँ पैदा कीं।

1961 में, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान का एक नया पैमाना अपनाया गया, जिसके लिए मानक कार्बन आइसोटोप 12 सी था। परमाणु द्रव्यमान इकाई (संक्षिप्त रूप में एएमयू) इस मानक के द्रव्यमान का 1/12 है। वर्तमान में, परमाणु द्रव्यमान एक परमाणु का द्रव्यमान है, जिसे एमू में व्यक्त किया जाना चाहिए।

अणुओं का द्रव्यमान

किसी भी पदार्थ के अणु का द्रव्यमान उस अणु को बनाने वाले सभी परमाणुओं के द्रव्यमान के योग के बराबर होता है। किसी गैस का सबसे हल्का आणविक भार हाइड्रोजन है; इसका यौगिक H2 के रूप में लिखा जाता है और इसका मान दो के करीब होता है। पानी के अणु में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। इसका मतलब है कि इसका आणविक द्रव्यमान 15.994 + 2*1.0079=18.0152 amu है। सबसे बड़े आणविक भार में जटिल होता है कार्बनिक यौगिक- प्रोटीन और अमीनो एसिड. एक प्रोटीन संरचनात्मक इकाई का आणविक भार 600 से 10 6 और अधिक तक होता है, जो इस मैक्रोमोलेक्युलर संरचना में पेप्टाइड श्रृंखलाओं की संख्या पर निर्भर करता है।

तिल

द्रव्यमान और आयतन की मानक इकाइयों के साथ, रसायन विज्ञान में एक पूरी तरह से विशेष प्रणाली इकाई का उपयोग किया जाता है - तिल।

एक मोल पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें उतनी ही संरचनात्मक इकाइयाँ (आयन, परमाणु, अणु, इलेक्ट्रॉन) होती हैं जितनी 12 C आइसोटोप के 12 ग्राम में होती हैं।

किसी पदार्थ की मात्रा के माप का उपयोग करते समय, यह इंगित करना आवश्यक है कि कौन सी संरचनात्मक इकाइयाँ अभिप्रेत हैं। जैसा कि "मोल" की अवधारणा से होता है, प्रत्येक व्यक्तिगत मामले में यह इंगित करना आवश्यक है कि हम किस संरचनात्मक इकाइयों के बारे में बात कर रहे हैं - उदाहरण के लिए, एच + आयनों का एक मोल, एच 2 अणुओं का एक मोल, आदि।

दाढ़ और आणविक द्रव्यमान

किसी पदार्थ के 1 मोल का द्रव्यमान g/mol में मापा जाता है और इसे मोलर द्रव्यमान कहा जाता है। आणविक और दाढ़ द्रव्यमान के बीच संबंध को समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है

ν = k × m/M, जहां k आनुपातिकता गुणांक है।

यह कहना आसान है कि किसी भी अनुपात के लिए आनुपातिकता गुणांक एक के बराबर होगा। दरअसल, कार्बन आइसोटोप का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान 12 एएमयू है, और, परिभाषा के अनुसार, दाढ़ जनइस पदार्थ की मात्रा 12 ग्राम/मोल है। आणविक द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान का अनुपात 1 है। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि दाढ़ और आणविक द्रव्यमान का संख्यात्मक मान समान है।

गैस की मात्रा

जैसा कि आप जानते हैं, हमारे आस-पास के सभी पदार्थ ठोस, तरल या गैसीय रूप में हो सकते हैं। एकत्रीकरण की अवस्था. ठोस पदार्थों के लिए, सबसे आम बुनियादी माप द्रव्यमान है, ठोस और तरल पदार्थों के लिए - आयतन। यह इस तथ्य के कारण है कि ठोस अपना आकार और सीमित आयाम बनाए रखते हैं। तरल और गैसीय पदार्थों के आयाम सीमित नहीं होते हैं। किसी भी गैस की ख़ासियत यह है कि इसकी संरचनात्मक इकाइयों - अणुओं, परमाणुओं, आयनों के बीच की दूरी तरल पदार्थों में समान दूरी से कई गुना अधिक होती है। एसएनएफ. उदाहरण के लिए, सामान्य परिस्थितियों में पानी का एक मोल 18 मिलीलीटर की मात्रा लेता है - लगभग एक चम्मच के बराबर मात्रा। बारीक क्रिस्टलीय टेबल नमक के एक मोल की मात्रा 58.5 मिली है, और 1 मोल चीनी की मात्रा एक मोल पानी से 20 गुना अधिक है। गैसों को और भी अधिक स्थान की आवश्यकता होती है। सामान्य परिस्थितियों में नाइट्रोजन का एक मोल पानी के एक मोल से 1240 गुना अधिक मात्रा में होता है।

इस प्रकार, गैसीय पदार्थों की मात्रा तरल और ठोस पदार्थों की मात्रा से काफी भिन्न होती है। यह एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थों के अणुओं के बीच की दूरी में अंतर के कारण होता है।

सामान्य स्थितियाँ

किसी भी गैस की अवस्था काफी हद तक तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर नाइट्रोजन की मात्रा 24 लीटर होती है, और 100 डिग्री सेल्सियस पर समान दबाव पर - 30.6 लीटर होती है। रसायनज्ञों ने इस निर्भरता को ध्यान में रखा, इसलिए गैसीय पदार्थों के साथ सभी संचालन और माप को सामान्य स्थिति में लाने का निर्णय लिया गया। पूरी दुनिया में सामान्य परिस्थितियों के मानक एक जैसे हैं. गैसीय के लिए रासायनिक पदार्थयह:

• तापमान 0°C पर.
• दबाव 101.3 केपीए.

सामान्य परिस्थितियों के लिए एक विशेष संक्षिप्त नाम अपनाया गया है - नहीं। कभी-कभी यह पदनाम समस्याओं में नहीं लिखा जाता है, तो आपको समस्या की स्थितियों को ध्यान से फिर से पढ़ना चाहिए और दिए गए गैस मापदंडों को सामान्य स्थिति में लाना चाहिए।

1 मोल गैस के आयतन की गणना

उदाहरण के तौर पर, नाइट्रोजन जैसी किसी भी गैस के एक मोल की गणना करना मुश्किल नहीं है। ऐसा करने के लिए, आपको सबसे पहले इसके सापेक्ष आणविक द्रव्यमान का मान ज्ञात करना होगा:

एम आर (एन 2) = 2×14 = 28.

चूँकि किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से दाढ़ द्रव्यमान के बराबर होता है एम(एन 2)=28 ग्राम/मोल।

प्रायोगिक तौर पर पाया गया कि सामान्य परिस्थितियों में नाइट्रोजन का घनत्व 1.25 ग्राम/लीटर है।

आइए इस मान को स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम से ज्ञात मानक सूत्र में प्रतिस्थापित करें, जहां:

• V गैस का आयतन है;
• मी गैस द्रव्यमान है;
• ρ गैस घनत्व है.

हम पाते हैं कि सामान्य परिस्थितियों में नाइट्रोजन की दाढ़ मात्रा

वी(एन 2) = 25 ग्राम/मोल: 1.25 ग्राम/लीटर = 22.4 लीटर/मोल।

इससे पता चलता है कि नाइट्रोजन का एक मोल 22.4 लीटर लेता है।

यदि आप सभी मौजूदा गैस पदार्थों के साथ ऐसा ऑपरेशन करते हैं, तो आप एक आश्चर्यजनक निष्कर्ष पर पहुंच सकते हैं: सामान्य परिस्थितियों में किसी भी गैस की मात्रा 22.4 लीटर है। भले ही हम किस प्रकार की गैस के बारे में बात कर रहे हैं, इसकी संरचना और भौतिक और रासायनिक विशेषताएं क्या हैं, इस गैस का एक मोल 22.4 लीटर की मात्रा लेगा।

गैस का दाढ़ आयतन रसायन विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण स्थिरांकों में से एक है। यह स्थिरांक सामान्य परिस्थितियों में गैसों के गुणों को मापने से संबंधित कई रासायनिक समस्याओं को हल करना संभव बनाता है।

परिणाम

किसी पदार्थ की मात्रा निर्धारित करने में गैसीय पदार्थों का आणविक भार महत्वपूर्ण होता है। और यदि कोई शोधकर्ता किसी विशेष गैस के पदार्थ की मात्रा जानता है, तो वह ऐसी गैस का द्रव्यमान या आयतन निर्धारित कर सकता है। उसी हिस्से के लिए गैसीय पदार्थनिम्नलिखित शर्तें एक साथ पूरी होती हैं:

ν = एम/ एम ν= वी/ वी एम।

यदि हम स्थिरांक ν हटा दें, तो हम इन दो अभिव्यक्तियों को बराबर कर सकते हैं:

इस प्रकार आप किसी पदार्थ के एक हिस्से के द्रव्यमान और उसके आयतन की गणना कर सकते हैं, और अध्ययनाधीन पदार्थ का आणविक द्रव्यमान भी ज्ञात हो जाता है। इस सूत्र का उपयोग करके, आप आसानी से आयतन-द्रव्यमान अनुपात की गणना कर सकते हैं। जब इस सूत्र को M= m V m /V के रूप में घटाया जाता है, तो वांछित यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात हो जाएगा। इस मान की गणना करने के लिए, अध्ययन के तहत गैस का द्रव्यमान और आयतन जानना पर्याप्त है।

यह याद रखना चाहिए कि किसी पदार्थ के वास्तविक आणविक भार और सूत्र का उपयोग करके पाए गए आणविक भार के बीच एक सख्त पत्राचार असंभव है। किसी भी गैस में बहुत सारी अशुद्धियाँ और योजक होते हैं जो इसकी संरचना में कुछ परिवर्तन करते हैं और इसके द्रव्यमान के निर्धारण को प्रभावित करते हैं। लेकिन ये उतार-चढ़ाव पाए गए परिणाम में तीसरे या चौथे दशमलव स्थान पर परिवर्तन लाते हैं। इसलिए, स्कूल की समस्याओं और प्रयोगों के लिए, जो परिणाम मिले वे काफी प्रशंसनीय हैं।

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स (SI) में बुनियादी इकाइयों में से एक है किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल है।

तिल – यह किसी पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें किसी दिए गए पदार्थ की उतनी ही संरचनात्मक इकाइयाँ (अणु, परमाणु, आयन, आदि) होती हैं जितनी कार्बन आइसोटोप के 0.012 किग्रा (12 ग्राम) में कार्बन परमाणु होते हैं। 12 साथ .

यह मानते हुए कि निरपेक्ष मूल्य परमाणु भारकार्बन के लिए यह बराबर है एम(सी) = 1.99 10  26 किग्रा, कार्बन परमाणुओं की संख्या की गणना की जा सकती है एन ए, 0.012 किलोग्राम कार्बन में निहित है।

किसी भी पदार्थ के एक मोल में उस पदार्थ के कणों (संरचनात्मक इकाइयों) की समान संख्या होती है। एक मोल की मात्रा वाले पदार्थ में निहित संरचनात्मक इकाइयों की संख्या 6.02 10 है 23 और कहा जाता है अवोगाद्रो की संख्या (एन ए ).

उदाहरण के लिए, तांबे के एक मोल में 6.02 · 10 23 तांबे के परमाणु (Cu) होते हैं, और हाइड्रोजन के एक मोल (H 2) में 6.02 · 10 23 हाइड्रोजन अणु होते हैं।

दाढ़ जन(एम) 1 मोल की मात्रा में लिए गए पदार्थ का द्रव्यमान है।

मोलर द्रव्यमान को M अक्षर से दर्शाया जाता है और इसका आयाम [g/mol] होता है। भौतिकी में वे इकाई [किलो/किलोमीटर] का उपयोग करते हैं।

सामान्य स्थिति में, किसी पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान का संख्यात्मक मान संख्यात्मक रूप से उसके सापेक्ष आणविक (सापेक्ष परमाणु) द्रव्यमान के मान से मेल खाता है।

उदाहरण के लिए, पानी का सापेक्ष आणविक भार है:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 a.m.u.

पानी के दाढ़ द्रव्यमान का मान समान होता है, लेकिन इसे g/mol में व्यक्त किया जाता है:

एम (एच 2 ओ) = 18 ग्राम/मोल.

इस प्रकार, 6.02 10 23 पानी के अणुओं (क्रमशः 2 6.02 10 23 हाइड्रोजन परमाणु और 6.02 10 23 ऑक्सीजन परमाणु) वाले एक मोल पानी का द्रव्यमान 18 ग्राम है। 1 मोल पदार्थ की मात्रा वाले पानी में 2 मोल हाइड्रोजन परमाणु और एक मोल ऑक्सीजन परमाणु होते हैं।

1.3.4. किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसकी मात्रा के बीच संबंध

किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसके रासायनिक सूत्र को जानकर, और इसलिए उसके दाढ़ द्रव्यमान के मूल्य को जानकर, आप पदार्थ की मात्रा निर्धारित कर सकते हैं और, इसके विपरीत, पदार्थ की मात्रा को जानकर, आप उसका द्रव्यमान निर्धारित कर सकते हैं। ऐसी गणनाओं के लिए आपको सूत्रों का उपयोग करना चाहिए:

जहां ν पदार्थ की मात्रा है, [मोल]; एम- पदार्थ का द्रव्यमान, [जी] या [किग्रा]; एम - पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान, [जी/मोल] या [किग्रा/किमीओल]।

उदाहरण के लिए, 5 मोल की मात्रा में सोडियम सल्फेट (Na 2 SO 4) का द्रव्यमान ज्ञात करने के लिए, हम पाते हैं:

1) Na 2 SO 4 के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान का मान, जो सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के गोल मानों का योग है:

Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,

2) पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान का संख्यात्मक रूप से समान मान:

एम(ना 2 एसओ 4) = 142 ग्राम/मोल,

3) और, अंत में, 5 मोल सोडियम सल्फेट का द्रव्यमान:

एम = ν एम = 5 मोल · 142 ग्राम/मोल = 710 ग्राम।

उत्तर: 710.

1.3.5. किसी पदार्थ के आयतन और उसकी मात्रा के बीच संबंध

सामान्य परिस्थितियों में (एन.एस.), यानी। दबाव में आर , 101325 Pa (760 मिमी Hg) और तापमान के बराबर टी, 273.15 K (0 С) के बराबर, विभिन्न गैसों और वाष्पों का एक मोल समान मात्रा में होता है 22.4 ली.

जमीनी स्तर पर 1 मोल गैस या वाष्प द्वारा व्याप्त आयतन को कहा जाता है दाढ़ की मात्रागैस और आयाम लीटर प्रति मोल है।

वी मोल = 22.4 एल/मोल।

गैसीय पदार्थ की मात्रा जानना (ν ) और मोलर आयतन मान (V mol) आप सामान्य परिस्थितियों में इसकी मात्रा (V) की गणना कर सकते हैं:

वी = ν वी मोल,

जहां ν पदार्थ की मात्रा है [mol]; वी - गैसीय पदार्थ की मात्रा [एल]; वी मोल = 22.4 एल/मोल।

और, इसके विपरीत, आयतन जानना ( वी) सामान्य परिस्थितियों में किसी गैसीय पदार्थ की मात्रा (ν) की गणना की जा सकती है :

रसायन विज्ञान में, वे अणुओं के पूर्ण द्रव्यमान का उपयोग नहीं करते हैं, बल्कि सापेक्ष आणविक द्रव्यमान का उपयोग करते हैं। यह दर्शाता है कि किसी अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है। यह मात्रा श्रीमान् द्वारा निरूपित की जाती है।

सापेक्ष आणविक द्रव्यमान इसके घटक परमाणुओं के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है। आइए पानी के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान की गणना करें।

आप जानते हैं कि पानी के एक अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होता है। तब इसका सापेक्ष आणविक द्रव्यमान प्रत्येक के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के उत्पादों के योग के बराबर होगा रासायनिक तत्वपानी के अणु में उसके परमाणुओं की संख्या से:

गैसीय पदार्थों के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान को जानकर, कोई उनके घनत्व की तुलना कर सकता है, यानी एक गैस के दूसरे से सापेक्ष घनत्व की गणना कर सकता है - डी (ए/बी)। गैस A और गैस B का सापेक्ष घनत्व उनके सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के अनुपात के बराबर है:

आइए कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन के सापेक्ष घनत्व की गणना करें:

अब हम कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन के सापेक्ष घनत्व की गणना करते हैं:

डी(चाप/हाइड्र) = श्रीमान(चाप): श्री(हाइड्र) = 44:2 = 22।

इस प्रकार, कार्बन डाइऑक्साइड हाइड्रोजन से 22 गुना भारी है।

जैसा कि आप जानते हैं, अवोगाद्रो का नियम केवल गैसीय पदार्थों पर लागू होता है। लेकिन रसायनज्ञों को अणुओं की संख्या और तरल या ठोस पदार्थों के अंशों का अंदाजा होना आवश्यक है। अतः पदार्थों में अणुओं की संख्या की तुलना करने के लिए रसायनज्ञों ने मान प्रस्तुत किया - दाढ़ जन .

मोलर द्रव्यमान निरूपित किया जाता है एम, यह संख्यात्मक रूप से सापेक्ष आणविक भार के बराबर है।

किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसके दाढ़ द्रव्यमान के अनुपात को कहा जाता है पदार्थ की मात्रा .

पदार्थ की मात्रा बतायी गयी है एन. यह द्रव्यमान और आयतन के साथ-साथ किसी पदार्थ के एक हिस्से की मात्रात्मक विशेषता है। किसी पदार्थ की मात्रा मोल्स में मापी जाती है।

"मोल" शब्द "अणु" शब्द से आया है। किसी पदार्थ की समान मात्रा में अणुओं की संख्या समान होती है।

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि किसी पदार्थ के 1 मोल में कण (उदाहरण के लिए, अणु) होते हैं। इस संख्या को एवोगैड्रो संख्या कहा जाता है। और यदि हम इसमें माप की एक इकाई - 1/mol जोड़ दें, तो यह एक भौतिक मात्रा होगी - अवोगाद्रो स्थिरांक, जिसे N A से दर्शाया जाता है।

मोलर द्रव्यमान को g/mol में मापा जाता है। भौतिक अर्थमोलर द्रव्यमान का अर्थ है कि यह द्रव्यमान किसी पदार्थ का 1 मोल है।

अवोगाद्रो के नियम के अनुसार, किसी भी गैस का 1 मोल समान आयतन घेरता है। गैस के एक मोल के आयतन को मोलर आयतन कहा जाता है और इसे Vn से दर्शाया जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में (जो 0 डिग्री सेल्सियस है और सामान्य दबाव- 1 एटीएम. या 760 मिमी एचजी। कला। या 101.3 kPa) मोलर आयतन 22.4 l/mol है।

तब जमीनी स्तर पर गैस पदार्थ की मात्रा होती है गैस की मात्रा और दाढ़ की मात्रा के अनुपात के रूप में गणना की जा सकती है।

कार्य 1. 180 ग्राम पानी में पदार्थ की कितनी मात्रा होती है?

कार्य 2.आइए शून्य स्तर पर उस आयतन की गणना करें जो 6 मोल की मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा व्याप्त होगा।

ग्रन्थसूची

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अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI) में किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल है।

तिल - यह किसी पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें उतनी ही संरचनात्मक इकाइयाँ (अणु, परमाणु, आयन, इलेक्ट्रॉन आदि) होती हैं जितनी कार्बन आइसोटोप 12 C के 0.012 किलोग्राम में परमाणु होते हैं।

एक कार्बन परमाणु (1.93310 -26 किग्रा) का द्रव्यमान जानकर, हम 0.012 किग्रा कार्बन में एन ए परमाणुओं की संख्या की गणना कर सकते हैं

एन ए = 0.012/1.93310 -26 = 6.0210 23 मोल -1

6.0210 23 mol -1 कहलाता है अवोगाद्रो स्थिरांक(पदनाम एन ए, आयाम 1/मोल या मोल-1)। यह किसी भी पदार्थ के एक मोल में संरचनात्मक इकाइयों की संख्या दर्शाता है।

दाढ़ जन- किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसकी मात्रा के अनुपात के बराबर मान। इसका आयाम kg/mol या g/mol है। इसे आमतौर पर एम नामित किया जाता है।

सामान्य तौर पर, किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान, जिसे g/mol में व्यक्त किया जाता है, संख्यात्मक रूप से इस पदार्थ के सापेक्ष परमाणु (A) या सापेक्ष आणविक द्रव्यमान (M) के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, C, Fe, O 2, H 2 O के सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान क्रमशः 12, 56, 32, 18 हैं, और उनके दाढ़ द्रव्यमान क्रमशः 12 g/mol, 56 g/mol, 32 g/mol हैं। , 18 ग्राम/मोल।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी पदार्थ का द्रव्यमान और मात्रा अलग-अलग अवधारणाएँ हैं। द्रव्यमान को किलोग्राम (ग्राम) में व्यक्त किया जाता है, और किसी पदार्थ की मात्रा मोल्स में व्यक्त की जाती है। किसी पदार्थ के द्रव्यमान (m, g), पदार्थ की मात्रा (ν, mol) और दाढ़ द्रव्यमान (M, g/mol) के बीच सरल संबंध होते हैं।

एम = νM; ν = एम/एम; एम = एम/वी.

इन सूत्रों का उपयोग करके, किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा के द्रव्यमान की गणना करना, या किसी ज्ञात द्रव्यमान में किसी पदार्थ के मोल्स की संख्या निर्धारित करना, या किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात करना आसान है।

सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान

रसायन विज्ञान में, पारंपरिक रूप से पूर्ण द्रव्यमान मूल्यों का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि सापेक्ष मूल्यों का उपयोग किया जाता है। 1961 से, परमाणु द्रव्यमान इकाई (संक्षेप में ए.एम.यू.), जो कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है, यानी कार्बन 12 सी का समस्थानिक, 1961 से सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में अपनाया गया है।

सापेक्ष आणविक भारकिसी पदार्थ की (एम आर) अनुपात के बराबर मात्रा है औसत वजनकिसी पदार्थ की प्राकृतिक समस्थानिक संरचना के अणु कार्बन परमाणु 12 C के द्रव्यमान का 1/12 तक।

सापेक्ष आणविक द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से अणु बनाने वाले सभी परमाणुओं के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है, और पदार्थ के सूत्र का उपयोग करके आसानी से गणना की जाती है, उदाहरण के लिए, पदार्थ का सूत्र B x D y C z है , तब

एम आर = एक्सए बी + वाईए डी + जेडए सी।

आणविक द्रव्यमान का आयाम a.m.u. होता है। और संख्यात्मक रूप से दाढ़ द्रव्यमान (g/mol) के बराबर है।

गैस कानून

किसी गैस की अवस्था पूरी तरह से उसके तापमान, दबाव, आयतन, द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान से निर्धारित होती है। इन मापदंडों को जोड़ने वाले कानून सभी गैसों के लिए बहुत करीब हैं, और बिल्कुल सटीक हैं आदर्श गैस , जिसमें कणों के बीच पूरी तरह से कोई परस्पर क्रिया नहीं होती है, और जिनके कण भौतिक बिंदु होते हैं।

गैसों के बीच प्रतिक्रियाओं का पहला मात्रात्मक अध्ययन फ्रांसीसी वैज्ञानिक गे-लुसाक का था। वह गैसों के थर्मल विस्तार और वॉल्यूमेट्रिक संबंधों के कानून के लेखक हैं। इन नियमों की व्याख्या 1811 में इतालवी भौतिक विज्ञानी ए. अवोगाद्रो द्वारा की गई थी। अवोगाद्रो का नियम - रसायन विज्ञान के महत्वपूर्ण बुनियादी सिद्धांतों में से एक, जो बताता है कि " समान तापमान और दबाव पर ली गई विभिन्न गैसों की समान मात्रा में अणुओं की संख्या समान होती है».

नतीजे अवोगाद्रो के नियम से:

1) अधिकांश सरल परमाणुओं के अणु द्विपरमाणुक (H.) होते हैं 2 , के बारे में 2 वगैरह।);

2) समान परिस्थितियों में विभिन्न गैसों के अणुओं की समान संख्या समान आयतन घेरती है।

3) सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस का एक मोल 22.4 dm के बराबर आयतन घेरता है 3 (एल).इस वॉल्यूम को कहा जाता है दाढ़गैस की मात्रा(वी ओ) (सामान्य स्थिति - टी ओ = 0 डिग्री सेल्सियस या

टी ओ = 273 के, पी ओ = 101325 पा = 101.325 केपीए = 760 मिमी। एचजी कला। = 1 एटीएम).

4) किसी भी पदार्थ के एक मोल और किसी भी तत्व के एक परमाणु में, एकत्रीकरण की स्थितियों और अवस्था की परवाह किए बिना, अणुओं की संख्या समान होती है।यह एवोगैड्रो की संख्या (एवोगैड्रो का स्थिरांक) - यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि यह संख्या बराबर है

एन ए = 6,02213∙10 23 (अणु).

इस प्रकार: गैसों के लिए 1 मोल - 22.4 डीएम 3 (एल) – 6.023∙10 23 अणु - एम, जी/मोल ;

पदार्थ के लिए 1 मोल – 6.023∙10 23 अणु - एम, जी/मोल।

अवोगाद्रो के नियम के आधार पर: समान दबाव और समान तापमान पर, गैसों के समान आयतन का द्रव्यमान (एम) उनके दाढ़ द्रव्यमान (एम) के रूप में संबंधित होता है।

एम 1 /एम 2 = एम 1 /एम 2 = डी,

जहाँ D दूसरे के सापेक्ष पहली गैस का सापेक्ष घनत्व है।

के अनुसार आर. बॉयल का कानून - ई. मैरियट स्थिर तापमान पर, गैस के दिए गए द्रव्यमान द्वारा उत्पन्न दबाव गैस की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होता है

पी ओ /पी 1 = वी 1 /वी ओ या पीवी = स्थिरांक।

इसका मतलब यह है कि जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, गैस का आयतन कम होता जाता है। यह कानून सबसे पहले 1662 में आर. बॉयल द्वारा तैयार किया गया था। चूँकि इसके निर्माण में फ्रांसीसी वैज्ञानिक ई. मैरियट भी शामिल थे, इसलिए इंग्लैंड को छोड़कर अन्य देशों में इस कानून को दोहरे नाम से पुकारा जाता है। वह है विशेष मामला आदर्श गैस नियम(एक काल्पनिक गैस का वर्णन करना जो आदर्श रूप से गैस व्यवहार के सभी नियमों का पालन करती है)।

द्वारा जे. गे-लुसाक का नियम : स्थिर दबाव पर, गैस का आयतन पूर्ण तापमान (T) के सीधे अनुपात में बदलता है

वी 1 /टी 1 = वी ओ /टी ओ या वी/टी = स्थिरांक।

गैस की मात्रा, दबाव और तापमान के बीच संबंध को बॉयल-मैरियट और गे-लुसाक कानूनों के संयोजन से एक सामान्य समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है ( संयुक्त गैस कानून)

पीवी/टी=पी ओ वी ओ /टी ओ,

जहां P और V किसी दिए गए तापमान T पर गैस का दबाव और आयतन हैं; पी ओ और वी ओ - सामान्य परिस्थितियों में गैस का दबाव और मात्रा (एन.एस.)।

मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण (एक आदर्श गैस की स्थिति का समीकरण) किसी गैस के द्रव्यमान (m, kg), तापमान (T, K), दबाव (P, Pa) और आयतन (V, m 3) और उसके दाढ़ द्रव्यमान के बीच संबंध स्थापित करता है ( एम, किग्रा/मोल)

जहाँ R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक के बराबर है 8,314 जे/(मोल के). इसके अलावा, गैस स्थिरांक के दो और मूल्य हैं: पी - एमएमएचजी, वी - सेमी 3 (एमएल), आर = 62400 ;

आर - एटीएम, वी - डीएम 3 (एल), आर = 0,082 .

आंशिक दबाव (अव्य. आंशिक- आंशिक, लेट से। पार्स- भाग) - गैस मिश्रण के एक व्यक्तिगत घटक का दबाव। गैस मिश्रण का कुल दबाव उसके घटकों के आंशिक दबाव का योग है।

किसी तरल में घुली गैस का आंशिक दबाव उस गैस का आंशिक दबाव होता है जो समान तापमान पर तरल के साथ संतुलन की स्थिति में गैस निर्माण चरण में बनेगा। गैस के आंशिक दबाव को गैस अणुओं की थर्मोडायनामिक गतिविधि के रूप में मापा जाता है। गैसें हमेशा उच्च आंशिक दबाव वाले क्षेत्र से कम दबाव वाले क्षेत्र की ओर प्रवाहित होंगी; और किसके साथ अधिक अंतर, प्रवाह उतना ही तेज़ होगा। गैसें अपने आंशिक दबाव के अनुसार घुलती, फैलती और प्रतिक्रिया करती हैं और जरूरी नहीं कि वे गैस मिश्रण में सांद्रता पर निर्भर हों। आंशिक दबावों के योग का नियम 1801 में जे. डाल्टन द्वारा तैयार किया गया था। साथ ही, आणविक गतिज सिद्धांत पर आधारित सही सैद्धांतिक औचित्य, बहुत बाद में बनाया गया था। डाल्टन के नियम - दो भौतिक नियम जो गैसों के मिश्रण के कुल दबाव और घुलनशीलता को निर्धारित करते हैं और 19वीं शताब्दी की शुरुआत में उनके द्वारा तैयार किए गए थे।

परमाणु और अणु पदार्थ के सबसे छोटे कण होते हैं, इसलिए आप माप की इकाई के रूप में किसी एक परमाणु के द्रव्यमान को चुन सकते हैं और चुने गए परमाणु के संबंध में अन्य परमाणुओं के द्रव्यमान को व्यक्त कर सकते हैं। तो दाढ़ द्रव्यमान क्या है, और इसका आयाम क्या है?

दाढ़ द्रव्यमान क्या है?

परमाणु द्रव्यमान के सिद्धांत के संस्थापक वैज्ञानिक डाल्टन थे, जिन्होंने परमाणु द्रव्यमान की एक तालिका तैयार की और हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान को एक के रूप में लिया।

मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान है। मोल, बदले में, पदार्थ की एक मात्रा है जिसमें एक निश्चित संख्या में छोटे कण होते हैं जो रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। एक मोल में मौजूद अणुओं की संख्या को एवोगैड्रो संख्या कहा जाता है। यह मान स्थिर है और बदलता नहीं है.

चावल। 1. अवोगाद्रो संख्या का सूत्र।

इस प्रकार, किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान एक मोल का द्रव्यमान होता है, जिसमें 6.02 * 10^23 प्राथमिक कण होते हैं।

अवोगाद्रो संख्या को इसका नाम इतालवी वैज्ञानिक अमेडियो अवगाद्रो के सम्मान में मिला, जिन्होंने साबित किया कि गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या हमेशा समान होती है।

दाढ़ द्रव्यमान में अंतर्राष्ट्रीय व्यवस्था SI को kg/mol में मापा जाता है, हालाँकि यह मान आमतौर पर ग्राम/mol में व्यक्त किया जाता है। यह मान निर्दिष्ट है अंग्रेजी पत्रएम, और दाढ़ द्रव्यमान सूत्र इस प्रकार है:

जहाँ m पदार्थ का द्रव्यमान है, और v पदार्थ की मात्रा है।

चावल। 2. दाढ़ द्रव्यमान की गणना.

किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान कैसे ज्ञात करें?

डी.आई. मेंडेलीव की तालिका आपको किसी विशेष पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करने में मदद करेगी। आइए कोई भी पदार्थ लें, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड, इसका सूत्र इस प्रकार है: H 2 SO 4। आइए अब तालिका की ओर रुख करें और देखें कि अम्ल में शामिल प्रत्येक तत्व का परमाणु द्रव्यमान क्या है। सल्फ्यूरिक एसिडतीन तत्वों से मिलकर बना है - हाइड्रोजन, सल्फर, ऑक्सीजन। इन तत्वों का परमाणु द्रव्यमान क्रमशः 1, 32, 16 है।

इससे पता चलता है कि कुल आणविक द्रव्यमान 98 परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (1*2+32+16*4) के बराबर है। इस प्रकार, हमें पता चला कि सल्फ्यूरिक एसिड के एक मोल का वजन 98 ग्राम है।

यदि पदार्थ की संरचनात्मक इकाइयाँ अणु हैं तो किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के बराबर होता है। किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के बराबर भी हो सकता है यदि पदार्थ की संरचनात्मक इकाइयाँ परमाणु हैं।

1961 तक, ऑक्सीजन परमाणु को परमाणु द्रव्यमान इकाई के रूप में लिया जाता था, लेकिन पूरा परमाणु नहीं, बल्कि उसका 1/16 हिस्सा। इसी समय, द्रव्यमान की रासायनिक और भौतिक इकाइयाँ समान नहीं थीं। रसायन भौतिक से 0.03% अधिक था।

वर्तमान में, भौतिकी और रसायन विज्ञान में एक एकीकृत माप प्रणाली अपनाई गई है। मानक ई.ए.एम. के रूप में कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 भाग चुना जाता है।

चावल। 3. कार्बन के परमाणु द्रव्यमान की इकाई का सूत्र।

किसी भी गैस या वाष्प का दाढ़ द्रव्यमान मापना बहुत आसान है। यह नियंत्रण का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है. एक गैसीय पदार्थ की समान मात्रा समान तापमान पर दूसरे गैसीय पदार्थ की मात्रा के बराबर होती है। एक ज्ञात तरीके सेभाप की मात्रा को मापने से विस्थापित वायु की मात्रा निर्धारित होती है। यह प्रक्रिया एक मापने वाले उपकरण की ओर जाने वाली साइड शाखा का उपयोग करके की जाती है।

दाढ़ द्रव्यमान की अवधारणा रसायन विज्ञान के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। पॉलिमर कॉम्प्लेक्स और कई अन्य प्रतिक्रियाओं के निर्माण के लिए इसकी गणना आवश्यक है। फार्मास्यूटिकल्स में, किसी पदार्थ में दिए गए पदार्थ की सांद्रता दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। इसके अलावा, जैव रासायनिक अनुसंधान (किसी तत्व में चयापचय प्रक्रिया) करते समय दाढ़ द्रव्यमान महत्वपूर्ण होता है।

आजकल, विज्ञान के विकास के कारण, हीमोग्लोबिन सहित रक्त के लगभग सभी घटकों के आणविक द्रव्यमान ज्ञात हो गए हैं।