物理量を使用して化学式を作成します

アボガドロ定数。ファラデー定数。質量分率。体積分率。モル分率。質量体積比。モル対体積比。百万分の一。 10億分の1。実験式。物理量を測定して分子式を導出する。

アボガドロ定数。アボガドロ定数は、サンプル内の構成粒子の数と物質の量を関連付ける比例係数です。それは、任意の物質 1 モルに含まれる単位の数です。これは 602214076 ×10²³ に等しいです。物質の単位は、電子、原子、イオン、分子です。それは物質の性質と反応特性によって異なります。アボガドロ数について他に何がわかるでしょうか?。

その SI単位はモルの逆数です。つまり mol⁻¹。イタリアの科学者アメデオ・アボガドロにちなんで名付けられました。アボガドロ定数は次のように表される NA。これは、あらゆる物質 1 モルに 602214076 × 10²³ 個の素粒子が含まれていることを意味します。それは無次元量です。ここで示す変換係数としてよく使用されます。

ファラデー定数。 1 ファラデーは 1 モルの電子の電荷の大きさを表します。これはファラデー定数に相当します。これは記号で表されます F。ファラデー定数は世界的に認められた値です。この定数は、他の2つの定数を結合して次のように表すことができます F=eNA。ここで、e はクーロン単位で表した電子の電荷です。 NA はアボガドロ定数です。ファラデー定数は電気分解でよく使用されます。クーロン単位の電荷量をファラデー定数で割ると、酸化された元素のモル数が得られます。

質量分率。種の質量分率は、混合物の単位質量あたりの種の質量です。一例としては、混合物 1 キログラム中に 1 グラムの種が含まれる場合が挙げられます。別の言い方をすると、混合物における質量分率は、1 つの物質の質量を混合物全体の質量で割った値です。これらすべての質量分率の合計は 1 になります。したがって、質量分率には単位がありません。その式は次のように示される Wᵢ。質量パーセンテージは、化学物質の質量を総質量で割り、100 を掛けた値です。

CO₂、O₂、N₂、CH₄の混合物中のCO₂の質量分率を計算してみましょう。二酸化炭素の質量は8802gです。上に書きます。次に、一番下にすべての化合物の質量を書きます。酸素の質量は31998gです。窒素の質量は145673gです。メタンの質量は2086gです。したがって、CO₂の質量分率は005です。他の種の質量分率の例を図に示します。 CO₂の質量分率を計算したのと同じ方法で、窒素、酸素、メタンの質量分率も計算できます。

体積分率。体積分率は、混合前の混合物中の全成分の体積で成分の体積を割ったものです。それは無次元です。数字で表されます。単位は1です。体積分率は体積パーセンテージを見つけるのにも役立ちます。別の例を見てみましょう。水と塩酸の混合物では、水の体積は 0001m³、塩酸の体積は 014143m³ です。この混合物中の水の体積分率は0007である同様の方法で、塩酸の体積分率を求めることができます。

モル分率。モル分率は、混合物中の 1 つの成分のモル数を混合物の全組成のモル数で割ったものとして表されます。それは無次元です。これは記号で表されます x。モル分率を説明する例を思いつきますか?。

ここに示すように、モル分率からモルパーセンテージも求めることができます。これは、混合物中のすべての成分の総量で割った成分の量の単位であるため可能です。次のモル数の混合物を見てみましょう。 1.71モルの N2、0.454モルの CO₂、0.556モルの H₂O0.969モルの O₂。モル分率を求めると、 N2ここに示すように、この混合物に含まれます。同様に、 CO₂、 H₂Oそして O₂見つけることができます。

質量と体積の比率。質量と体積の比率は密度を表します。密度は立方単位あたりのグラム数で表されます。この式により、任意の 2 つの値を使用して 3 番目の値を計算できます。それらの関係を覚える簡単な方法を次に示します。密度は単位体積あたりの質量としても定義されます。質量とは、物体内部に含まれる物質の量です。物が多いほど質量も大きくなります。

例を見てみましょう。密度が 65 g/cm3、体積が 35cm3 の物質の質量を求める必要があります。質量を求めるには、密度と体積を掛けます。したがって質量は 2275 グラムになります。別の例を考えてみましょう。オスミウム金属の質量と体積はそれぞれ50gと222cm3です。したがって、密度を計算するには、質量を体積で割ります。密度は225 g/cm³になります。

モル対体積比。このモル対体積比の最も一般的な用途は、標準温度および圧力におけるガスのモル体積です。の STP温度は27315k、圧力は1atmです。理想気体 1 モルは 224 リットルに相当しますモル濃度でも表されます。モル濃度は、1 デシメートル立方体の溶液に溶解している溶質のモル数です。言い換えれば、溶質のモル数を溶液の体積で割るとモル濃度が得られます。

モル濃度を求めるには、モル数を溶液に使用されているリットル数で割る必要があります。溶液の単位体積あたりの物質の量です。次のように表現される mol/L。 125Lの水に10gの酢酸を溶かす例を見てみましょう。モル濃度は次のように求められます。酢酸の分子式は CH₃COOH。モル数を求めるには、グラム単位の質量 10 を酢酸のモル質量で割ります。したがって、モル濃度の式を使用して、モル数を体積で割ります。そうすることで、酢酸のモル濃度は 01332 M となります。

百万分の一(ppm)。百万分の一は、溶液 100 万部中に溶質がおよそ何部含まれているかを示します。 1mgの溶液を1000mlの溶媒に溶かすことで1ppmの溶液を調製できます。溶質の質量を溶液の質量で割り、それに 100 万を掛けて計算します。したがって、1ppm は溶液の 00001 パーセントであると言えます。ここに示すように、ppm からパーセンテージを見つけることもできます。

また、ミリグラム/キログラム、マイクログラム/リットルなど、さまざまな方法で表現することもできます。 ppm を計算するには、次の点を確認する必要があります。溶質と溶液の質量、または溶質と溶液の体積のいずれかとして測定することを確認します。両側の単位は、質量または体積のいずれか同じである必要があります。水中の塩分の ppm を計算する例を見てみましょう。溶液には 0007g の塩と 1 キログラムの溶液が含まれています。まず、塩の質量をグラムからキログラムに変換します。次に、小数に 100 万を掛けて ppm を計算できます。

10億分の1(ppb)。 ppmよりも小さい濃度です。物質の濃度は、人体や生物系に対して極めて揮発性が高い場合、ppb に変換されます。このような濃度では注意深い監視が必要です。それは百万の千倍であり、百万よりも大きい大きさです。 ppb はここに示すように計算できます。

これは、総質量溶液 10 億単位あたりの物質の質量単位の数です。これらは土壌や堆積物中の汚染物質の濃度を測定するために使用されます。たとえば、6 ppm の土壌では、ここに示すように ppb になります。

経験式。これは、化合物内の原子の最も単純な整数比です。これは化合物中の元素の割合を示しますが、原子の実際の数や配置は示しません。これは化合物内の元素の最小の整数比です。化合物の実験式をどうやって見つけるのでしょうか?。経験式の例を次に示します。

経験式を計算するには、まず化合物中の元素の質量パーセンテージを見つける必要があります。次に、パーセンテージをグラムに変換する必要があります。次に、それぞれのモル質量によってすべての質量を決定する必要があります。最小のモル数の答えを選び、その数ですべてを割ります。この結果の係数は化学式の下付き文字になります。硫黄 3265%、酸素 653%、水素 204% を含む化合物の例を見てみましょう。その実験式は、示されている図で計算されます。

分子式。分子式は化合物を構成する原子の比率を表します。これは、原子の種類を示す化学記号とその後に続く下付き文字を使用して分子を表現するものです。分子内の各タイプの原子の数を示します。これは、物質の各分子に含まれる各元素の原子の総数を示す化学式です。記号の後に書かれた下付き文字は、分子内の各元素の原子の数を示します。

分子式を計算するには、次の手順に従う必要があります。これを、白い粉末を分析して実験式が次の通りであると判明した例と見てみましょう P₂O₅。この化合物のモル質量は28388gです。図では化合物の分子式を計算しています。

経験式と分子式の関係。一般的に、経験式に整数 n を掛けると分子式が得られます。分子式は、示されているように、実験式に n を掛けたものに等しくなります。ここで n は整数であり、その値は次のように計算できます。経験式と分子式の類似点。どちらも化合物のすべての要素を示します。どちらも、化合物内の各元素に対する原子の比率を示します。

経験式と分子式の違い。経験式は、化合物中の原子の最小の整数比を表します。イオン化合物は常に NaCl や HCl などの経験式で表されます。分子式は、各原子の数と種類を示す化合物の実際の式です。共有結合化合物は常に分子式で表されます（例: CO₂）。

物理量を測定して分子式を導出する。物理量とは、測定によって定量化できる物質の物理的特性です。単位付きの数値として表現できます。物理量の例としては、質量、長さ、時間、温度、力、速度、密度などがあります。物理量である質量とモル質量から分子式を導くことができます。

分子式を決定する必要がある例を見てみましょう。実験式が CF₂ で、モル質量が 20004 g/mol の化合物がある場合、分子式をどのように計算しますか?。分子量は20004g/molです。しかし、経験式質量は分かりません。これを計算するには、周期表から原子の原子質量を決定し、図に示されている実験式に従ってそれらの質量を加算します。

いくつかの重要な例。分子の質量は蒸気密度の 2 倍に等しくなります。密度という物理量から分子式を導くことができます。例。化合物「A」には、Naが365%、Sが254%、Oが381%含まれていることがわかりました。蒸気密度は63です。その分子式は図で決定されます。

NTP で 224 cc に含まれる 667% の水素、40% の炭素、06 g の化合物の分子式を決定します。炭素と水素はそれぞれ 100% の 40% と 667% を占めます。そのため、残りは酸素に吸収されます。ここで、表に示すように化合物の実験式を計算します。ご存知のように、重量をモル重量で割ると体積をモル体積で割った値に等しいので、図に示すように酸素のモル重量を計算できます。分子式は図のように計算されます C₂H₄O₂。

化学反応式のバランスに関連する計算

物理量を使用して化学式を作成します

アボガドロ定数。 ファラデー定数。 質量分率。 体積分率。 モル分率。 質量体積比。 モル対体積比。 百万分の一。 10億分の1。 実験式。 物理量を測定して分子式を導出する。

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