Koliki je volumen 100 molova žive? Dva načina rješavanja problema

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Tipičan zadatak u fizici je izračunavanje volumena različitih tvari pod određenim vanjskim uvjetima. Jedna od tih tvari je živa - metal s jedinstvenim fizičkim svojstvima. U ovom članku razmotrit ćemo načine rješavanja sljedećeg zadatka u fizici: koliki volumen zauzima 100 molova žive?

Što je živa?

Ovo je kemijski element pod 80. brojem u periodnom sustavu. Njegov susjed s lijeve strane je zlato. Merkur je označen simbolom Hg (hydrargyrum). Latinski naziv može se prevesti kao "tekuće srebro". Doista, na sobnoj temperaturi, element postoji kao tekućina, koja ima srebrnastu boju.

Dotični element je jedini tekući metal. Ova činjenica je posljedica jedinstvene elektronske strukture njegovih atoma. Izuzetno je stabilan zbog potpuno ispunjenih elektronskih ljuski. U tom pogledu, živa je slična inertnim plinovima. Stabilnost atomadovodi do poteškoće odvajanja elektrona od njega. Potonje znači da ne postoji metalna veza između Hg atoma, oni međusobno djeluju samo zbog slabih van der Waalsovih sila.

Merkur se već topi na -39 ^oC. Dobivena tekućina je vrlo teška. Gustoća mu je 13,546 kg/m^{3, što je 13,5 puta više od destilirane vode. Ova vrijednost gustoće je posljedica velike vrijednosti atomske mase elementa, koja iznosi 200,59 a.m.u.}

Dalje u članku ćemo odgovoriti na pitanje koliki volumen zauzima 100 mola žive. Ovaj se problem može riješiti na dva različita načina.

Rješenje problema na prvi način

Da biste odgovorili na pitanje: "Koliki je volumen 100 mola žive?", treba se pozvati na relevantne eksperimentalne podatke. Riječ je o molarnom volumenu. Takvi podaci mogu se pronaći u referentnoj literaturi. Dakle, u jednoj od tablica nalazimo da je pri 293 K (20 ^oC) molarni volumen tekućeg metala o kojem je riječ 14,81 cm³ /mol. Drugim riječima, 1 mol Hg atoma zauzima volumen od 14,81 cm^{3. Da biste odgovorili na pitanje zadatka, dovoljno je ovaj broj pomnožiti sa 100.}

Tako dobivamo odgovor: volumen od 100 molova žive jednak je 1481 cm3, što praktički odgovara 1,5 litara.

Napominjemo da smo koristili vrijednost molarnog volumena za 20 oC. Međutim, dobiveni odgovor neće se puno promijeniti ako se živa smatra pod bilo kojim drugimtemperatura jer je njegov koeficijent toplinskog širenja vrlo mali.

Drugo rješenje

Odgovorite na pitanje koliki volumen zauzima 100 molova žive koristeći drugačiji pristup od prethodnog. Da bismo to učinili, moramo koristiti podatke o gustoći i molarnoj masi za dotični metal.

Početna formula za rješavanje problema bit će sljedeći izraz:

ρ=m/V.

Gdje mogu izraziti vrijednost V:

V=m/ρ.

Masa n=100 mola tvari definirana je na sljedeći način:

m=nM.

Gdje je M masa jednog mola žive. Tada će se radna formula za određivanje volumena napisati na sljedeći način:

V=nM/ρ.

Vrijednost molarne mase koju smo već dali gore, numerički je jednaka atomskoj masi, izražena samo u gramima po molu (M=200, 59 g/mol). Gustoća žive je 13,546 kg/m³ ili 13,546 g/cm^{3. Zamijenimo ove vrijednosti u formulu, dobijemo:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

Kao što vidite, dobili smo potpuno isti rezultat kao u prethodnoj metodi rješavanja problema.