Hva er volumet av 100 mol kvikksølv? To måter å løse problemet på

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:37

En typisk oppgave i fysikk er å beregne volumene av ulike stoffer under visse ytre forhold. Et av disse stoffene er kvikksølv - et metall med unike fysiske egenskaper. I denne artikkelen vil vi vurdere måter å løse følgende oppgave i fysikk: hvilket volum opptar 100 mol kvikksølv?

Hva er kvikksølv?

Dette er et kjemisk grunnstoff under det 80. tallet i det periodiske systemet. Dens nabo til venstre er gull. Kvikksølv er betegnet med symbolet Hg (hydrargyrum). Det latinske navnet kan oversettes som "flytende sølv". Faktisk, ved romtemperatur eksisterer elementet som en væske, som har en sølvaktig farge.

Det aktuelle elementet er det eneste flytende metallet. Dette faktum skyldes den unike elektroniske strukturen til atomene. Den er ekstremt stabil på grunn av fullt fylte elektronskall. I denne forbindelse ligner kvikksølv på inerte gasser. Atom stabilitetfører til vanskeligheter med å løsne et elektron fra det. Det siste betyr at det ikke er noen metallisk binding mellom Hg-atomer, de samhandler med hverandre kun på grunn av svake van der Waals-krefter.

Mercury smelter allerede ved -39 ^oC. Den resulterende væsken er veldig tung. Dens tetthet er 13 546 kg/m^{3, som er 13,5 ganger den for destillert vann. Denne tetthetsverdien skyldes den store verdien av grunnstoffets atommasse, som er 200.59 a.m.u.}

Videre i artikkelen vil vi svare på spørsmålet om hvor mye volum som er okkupert av 100 mol kvikksølv. Dette problemet kan løses på to forskjellige måter.

Løsning av problemet på den første måten

For å svare på spørsmålet: "Hva er volumet av 100 mol kvikksølv?", bør man referere til de relevante eksperimentelle dataene. Det handler om molarvolum. Slike data finnes i referanselitteraturen. Så i en av tabellene finner vi at ved 293 K (20 ^oC) er molarvolumet til det aktuelle flytende metallet 14,81 cm³ /mol. Med andre ord, 1 mol Hg-atomer opptar et volum på 14,81 cm^{3. For å svare på spørsmålet om oppgaven er det nok å multiplisere dette tallet med 100.}

Dermed får vi svaret: volumet av 100 mol kvikksølv er lik 1481 cm3, som praktisk t alt tilsvarer 1,5 liter.

Merk at vi brukte den molare volumverdien for 20 oC. Svaret mottatt vil imidlertid ikke endre seg mye hvis kvikksølv vurderes under noe annettemperatur fordi dens termiske utvidelseskoeffisient er svært liten.

Andre løsning

Svar på spørsmålet om hvor mye volum 100 mol kvikksølv tar opp ved å bruke en annen tilnærming enn den forrige. For å gjøre dette må vi bruke dataene for tetthet og molar masse for det aktuelle metallet.

Den første formelen for å løse problemet vil være følgende uttrykk:

ρ=m/V.

Hvor kan jeg uttrykke verdien av V:

V=m/ρ.

Massen n=100 mol av et stoff er definert som følger:

m=nM.

Hvor M er massen til ett mol kvikksølv. Deretter vil arbeidsformelen for å bestemme volumet skrives som følger:

V=nM/ρ.

Verdien av den molare massen vi allerede har gitt ovenfor, numerisk er den lik atommassen, kun uttrykt i gram per mol (M=200, 59 g/mol). Tettheten av kvikksølv er 13 546 kg/m³ eller 13,546 g/cm^{3. Vi erstatter disse verdiene i formelen, vi får:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

Som du kan se, fikk vi nøyaktig samme resultat som i forrige metode for å løse problemet.