हर व्यक्ति जानता है कि हमारे आस-पास के शरीर परमाणुओं और अणुओं से बने होते हैं। उनके पास विभिन्न आकार और संरचनाएं हैं। रसायन विज्ञान और भौतिकी में समस्याओं को हल करते समय, अणु का द्रव्यमान ज्ञात करना अक्सर आवश्यक होता है। इस लेख में इस समस्या को हल करने के लिए कई सैद्धांतिक तरीकों पर विचार करें।
सामान्य जानकारी
अणु का द्रव्यमान कैसे ज्ञात किया जाए, इस पर विचार करने से पहले, आपको स्वयं अवधारणा से परिचित होना चाहिए। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं।
एक अणु को आमतौर पर परमाणुओं का एक समूह कहा जाता है जो एक या दूसरे प्रकार के रासायनिक बंधन द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। साथ ही, उन्हें विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं में समग्र रूप से माना जाना चाहिए और माना जा सकता है। ये बंधन आयनिक, सहसंयोजक, धात्विक या वैन डेर वाल्स हो सकते हैं।
प्रसिद्ध जल अणु का रासायनिक सूत्र H2O है। इसमें ऑक्सीजन परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ ध्रुवीय सहसंयोजक बंधों के माध्यम से जुड़ा होता है। यह संरचना तरल पानी, बर्फ और भाप के कई भौतिक और रासायनिक गुणों को निर्धारित करती है।
प्राकृतिक गैस मीथेन आणविक पदार्थ का एक और उज्ज्वल प्रतिनिधि है। इसके कण बनते हैंएक कार्बन परमाणु और चार हाइड्रोजन परमाणु (CH4)। अंतरिक्ष में, अणुओं के केंद्र में कार्बन के साथ एक चतुष्फलक का आकार होता है।
वायु गैसों का एक जटिल मिश्रण है, जिसमें मुख्य रूप से ऑक्सीजन के अणु O2 और नाइट्रोजन N2 होते हैं। दोनों प्रकार मजबूत डबल और ट्रिपल सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय बंधनों से जुड़े हुए हैं, जो उन्हें अत्यधिक रासायनिक रूप से निष्क्रिय बनाता है।
अणु का द्रव्यमान उसके दाढ़ द्रव्यमान के माध्यम से निर्धारित करना
रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में बड़ी मात्रा में जानकारी होती है, जिसके बीच परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ (amu) होती हैं। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु में 1 का एमयू और 16 का ऑक्सीजन परमाणु होता है। इनमें से प्रत्येक संख्या ग्राम में द्रव्यमान को इंगित करती है कि एक प्रणाली में संबंधित तत्व के 1 मोल परमाणु होंगे। याद रखें कि पदार्थ 1 मोल की मात्रा की माप की इकाई प्रणाली में कणों की संख्या है, जो एवोगैड्रो संख्या NA के अनुरूप है, यह 6.0210 के बराबर है 23।
एक अणु पर विचार करते समय, वे एमू की नहीं, बल्कि आणविक भार की अवधारणा का उपयोग करते हैं। उत्तरार्द्ध a.m.u का एक साधारण योग है। अणु बनाने वाले परमाणुओं के लिए। उदाहरण के लिए, H2O के लिए मोलर मास 18 g/mol होगा, और O2 32 g/mol के लिए। एक सामान्य अवधारणा होने पर, आप गणना के लिए आगे बढ़ सकते हैं।
मोलर द्रव्यमान M का उपयोग अणु के द्रव्यमान की गणना करने के लिए आसान है m1। ऐसा करने के लिए, एक सरल सूत्र का उपयोग करें:
म1=एम/एनए.
कुछ कार्यों मेंनिकाय का द्रव्यमान m तथा उसमें द्रव्य की मात्रा n दी जा सकती है। इस मामले में, एक अणु के द्रव्यमान की गणना इस प्रकार की जाती है:
m1=m/(nNA)।
आदर्श गैस
इस अवधारणा को ऐसी गैस कहा जाता है, जिसके अणु उच्च गति से अलग-अलग दिशाओं में बेतरतीब ढंग से चलते हैं, एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। उनके बीच की दूरियां उनके अपने आकार से कहीं अधिक हैं। ऐसे मॉडल के लिए, निम्नलिखित व्यंजक सत्य है:
पीवी=एनआरटी.
इसे मेंडेलीव-क्लैपेरॉन कानून कहा जाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, समीकरण दबाव P, आयतन V, निरपेक्ष तापमान T और पदार्थ n की मात्रा से संबंधित है। सूत्र में, R गैस स्थिरांक है, संख्यात्मक रूप से 8.314 के बराबर है। लिखित नियम को सार्वत्रिक कहा जाता है क्योंकि यह प्रणाली की रासायनिक संरचना पर निर्भर नहीं करता है।
यदि तीन थर्मोडायनामिक पैरामीटर ज्ञात हैं - T, P, V और सिस्टम का मान m, तो एक आदर्श गैस अणु का द्रव्यमान m1 निर्धारित करना मुश्किल नहीं है निम्नलिखित सूत्र द्वारा:
m1=mRT/(NAPV).
यह व्यंजक गैस घनत्व ρ और बोल्ट्ज़मान स्थिरांक kB:
के पदों में भी लिखा जा सकता है
म1=ρकेबीटी/पी.
उदाहरण समस्या
यह ज्ञात है कि किसी गैस का घनत्व 1.225 किग्रा/मी3वायुमंडलीय दबाव 101325 Pa और तापमान 15 oC पर है. अणु का द्रव्यमान कितना होता है? आप किस गैस की बात कर रहे हैं?
क्योंकि हमें दबाव, घनत्व और तापमान दिया जाता हैप्रणाली, तो आप एक अणु के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए पिछले पैराग्राफ में प्राप्त सूत्र का उपयोग कर सकते हैं। हमारे पास है:
म1=केबीटी/पी;
म1 =1, 2251, 3810-23288, 15/101325=4, 807 10-26 किग्रा.
समस्या के दूसरे प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए गैस का मोलर मास M ज्ञात करें:
एम=एम1एनए;
एम=4.80710-266.021023=0.029 किग्रा/मोल।
मोलर द्रव्यमान का प्राप्त मान गैस वायु से मेल खाता है।
