Noțiuni Despre Structura Substanței

5/19/2018 Notiuni Despre Structura Substantei

1/36

Autor:

prof. Ioana-Mihaela Popescu

Colegiul Naional UnireaFocani

2012

NO IUNI

DESPRE STRUCTURASUBSTAN EI


2/36

CUPRINS

Probleme rezolvate

Mrimile caracteristice structurii discrete asubstanei

Aplicaie: amestecul de gaze

Test interactiv

Bibliografia

Fenomenele termice


3/36

Mrimile caracteristicestructurii discrete a substan ei

Masa atomicMasa atomic

Masa atomic relativMasa atomic relativ

Cantitatea de substanCantitatea de substan

ConcentraiamoleculelorConcentraiamoleculelor

Masa molarMasa molar

Numrul lui AvogadroNumrul lui AvogadroMasa molecularMasa molecular

Masa molecularrelativMasa molecularrelativ

Volumul molarVolumul molar

Numrul lui LoschmidtNumrul lui Loschmidt


4/36

S considerm un atom A; n continuare vom nota masamolecular cu mA.

Unitatea de msur n S. I. este: [mA]S.I.= kg .

Kilogramul este o unitate prea mare pentru masaatomic i, de aceea, se folosete o unitate convenionaladecvat, definit n 1961:

S considerm un atom A; n continuare vom nota masamolecular cu mA.

Unitatea de msur n S. I. este: [mA]S.I.= kg.

Kilogramul este o unitate prea mare pentru masaatomic i, de aceea, se folosete o unitate convenionaladecvat, definit n 1961:

Masa atomicMasa atomic

Masa atomic (absolut) reprezint masa unui atom. Masa atomic (absolut) reprezint masa unui atom.

Unitatea atomic de mas reprezint a 12-a parte dinmasa izotopului de carbon-12. Unitatea atomic de mas reprezint a 12-a parte dinmasa izotopului de carbon-12.

1 u = 1,6605387310-27kg 1,6610-27kgAlte notaii folosite pentru unitatea atomic de mas (maiales n cri mai vechi): u.a.m. sau a.m.u. (n englez).

1 u = 1,6605387310-27kg 1,6610-27kgAlte notaii folosite pentru unitatea atomic de mas (maiales n cri mai vechi): u.a.m. sau a.m.u. (n englez).


5/36

Rezult c: Rezult c:

Masa atomic relativMasa atomic relativ

Masa atomic relativ reprezint numrul care arat de

cte ori masa atomic este mai mare dect a 12-a parte dinmasa izotopului de carbon-12.

Masa atomic relativ reprezint numrul care arat de

cte ori masa atomic este mai mare dect a 12-a parte dinmasa izotopului de carbon-12.

Tipulatomului

Masa atomic(10-27kg)

Masa atomic(u)

Masa atomicrelativ

Numrul demas

hidrogen 1,7! 1,007" u 1,007" 1

o#igen 2,$7 1$,"""% u 1$,"""% 1

car&on 1","%%2 12,0107 u 12,0107 12

a'ot 2!,2$ 1%,007 u 1%,007 1%

Masa atomic relativ aproximat la un numr ntregdevine egal cu numrul de masa al atomului:

Masa atomic relativ aproximat la un numr ntregdevine egal cu numrul de masa al atomului:


6/36

Masa molecularMasa molecular

S considerm o molecul M; n continuare vom notamasa molecular cu mM(se mai folosete i notaia m0).

Masa unei molecule este egal cu suma maselor atomice

ale atomilor ce o compun:

S considerm o molecul M; n continuare vom notamasa molecular cu mM(se mai folosete i notaia m0).

Masa unei molecule este egal cu suma maselor atomice

ale atomilor ce o compun:

Masa molecular (absolut) reprezint masa unei

molecule.

Masa molecular (absolut) reprezint masa unei

molecule.

Masa molecular relativMasa molecular relativ

Masa molecular relativ reprezint numrul care aratde cte ori masa molecular este mai mare dect a 12-aparte din masa izotopului de carbon-12.

Masa molecular relativ reprezint numrul care aratde cte ori masa molecular este mai mare dect a 12-aparte din masa izotopului de carbon-12.


7/36

Masa molecular absolut imasa molecular relativMasa molecular absolut imasa molecular relativ

Exemple:1) Masa molecular a hidrogenului:

Exemple:1) Masa molecular a hidrogenului:

2) Masa molecular a oxigenului:2) Masa molecular a oxigenului:

4) Masa molecular a apei:4) Masa molecular a apei:

5) Masa molecular a dioxidului de carbon:5) Masa molecular a dioxidului de carbon:

3) Masa molecular a azotului:3) Masa molecular a azotului:


8/36

Cantitatea de substan este o mrime fizic

fundamental. Unitatea de msur n pentru cantitatea desubstan S. I. este molul i este unitate fundamental:

Cantitatea de substan este o mrime fizic

fundamental.Unitatea de msur n pentru cantitatea desubstan S. I. estemoluli esteunitate fundamental:

Cantitatea de substanCantitatea de substan

Molul este cantitatea de substan a crei mas,exprimat n grame, este numeric egal cu masa molecularrelativ a substanei.

Molul este cantitatea de substan a crei mas,exprimat n grame, este numeric egal cu masa molecularrelativ a substanei.

n cazul n care valorile celorlalte mrimi fizice dintermodinamic sunt exprimate n S. I., atunci valoareacantitii de substan va fi exprimat n kilomoli.

n cazul n care valorile celorlalte mrimi fizice dintermodinamic sunt exprimate n S. I., atunci valoareacantitii de substan va fi exprimat n kilomoli.

Nu trebuie fcut nicio confuzie ntre cantitatea desubstan, care este o msur a numrului de particuledintr-un sistem termodinamic i masa substanei, care este omsur a ineriei.

Nu trebuie fcut nicio confuzie ntre cantitatea desubstan, care este o msur a numrului de particuledintr-un sistem termodinamic i masa substanei, care este omsur a ineriei.

Cantitatea de substan ( ) reprezint numrul de moli

din substan.

Cantitatea de substan ( ) reprezint numrul de moli

din substan.


9/36

Masa molarMasa molar

Masa molar () reprezint masa unui mol de substan. Masa molar () reprezint masa unui mol de substan.

u&stan aMasa atomic

relativMasa molar

(kg*kmol)

+idrogenatomic

1 1

+idrogen(molecular)

2 2

#igenatomic

1 1

#igen(molecular)

!2 !2

Exemple:Exemple:

u&stan aMasa atomic

relativMasa molar

(kg*kmol)

p 1 1

.io#id decar&on %% %%

/ar&on 12 12

+eliu % %

'ot(molecular)

2 2

Cantitatea de substan se poate determina prinraportul dintre masa substanei i masa molar a substanei:

Cantitatea de substan se poate determina prinraportul dintre masa substanei i masa molar a substanei:


10/36

Volumul molarVolumul molar

Volumul molar(V) reprezint volumul unui mol de

substan.

Volumul molar(V) reprezint volumul unui mol de

substan. Pentru lichide i solide, volumul molar depinde denatura substanei i foarte puin de presiune i temperatur. Pentru gaze, volumul molar depinde de presiune itemperatur. n condiii obinuite de presiune i

temperatur, este neglijabil dependena volumului molarde natura substanei. Pentru gaze aflate n condiii normale de presiune (p0=1,013105Pa) i temperatur (T0= 273,15 K), volumul molareste:

Pentrulichide i solide,volumul molar depinde denatura substaneii foarte puin de presiune i temperatur. Pentrugaze,volumul molar depinde de presiune itemperatur. n condiii obinuite de presiune i

temperatur, este neglijabil dependena volumului molarde natura substanei. Pentrugaze aflate n condiii normale de presiune (p0=1,013105Pa) i temperatur (T0= 273,15 K), volumul molareste:

Cantitatea de substan se poate determina i prinraportul dintre volumul substanei i volumul molar alsubstanei:

Cantitatea de substan se poate determina i prinraportul dintre volumul substanei i volumul molar alsubstanei:


11/36

Numrul lui AvogadroNumrul lui Avogadro

S notm cu m0masa unei molecule. Rezult c:

= NAm0m = Nm0

S notm cu m0masa unei molecule. Rezult c:

= NAm0m = Nm0

Numrul lui Avogadro reprezint numrul de molecule

din orice mol de substan:NA= 6,0231023molecule/mol = 6,0231026kmol-1

Numrul lui Avogadro reprezint numrul de molecule

din orice mol de substan:NA= 6,0231023molecule/mol = 6,0231026kmol-1

Cantitatea de substan se poate determina i prinraportul dintre numrul de molecule din substan i

numrul lui Avogadro:

Cantitatea de substan se poate determina i prinraportul dintre numrul de molecule din substan i

numrul lui Avogadro:

innd cont de relaia: m0= mru => innd cont de relaia: m0= mru =>


12/36

Concentraia moleculelor (numrul volumic )Concentraia moleculelor (numrul volumic )

Concentraia moleculelor (numrul volumic) reprezint

numrul de molecule din unitatea de volum:

Concentraia moleculelor (numrul volumic) reprezint

numrul de molecule din unitatea de volum:

Unitatea de msur este: [n]S.I.= m-3.

Pentru un mol de substan:

Unitatea de msur este: [n]S.I.= m-3.

Pentru un mol de substan:

Numrul lui LoschmidtNumrul lui Loschmidt

Numrul lui Loschmidt reprezint concentraiamoleculelor a oricrui gaz aflat n condiii normale depresiune i temperatur:

Numrul lui Loschmidt reprezint concentraiamoleculelor a oricrui gaz aflat n condiii normale depresiune i temperatur:


13/36

Aplica ie: amestecul de a!e

Concentraia moleculelor din amestecul de gazeConcentraia moleculelor din amestecul de gaze

Legea lui DaltonLegea lui Dalton

Masa amestecului de gazeMasa amestecului de gaze

Cantitatea de substan a amestecului de gazeCantitatea de substan a amestecului de gaze

Masa molar medie a amestecului de gazeMasa molar medie a amestecului de gaze


14/36

Masa amestecului de gazeMasa amestecului de gaze

S considerm un amestec de n gaze cu volumul V.

Fiecare gaz component are numrul Nide particule,concentraia ni, masa mi, masa molar ii numrul demolii, unde i = 1, 2, , n.

S considerm un amestec de n gaze cu volumul V.

Fiecare gaz component are numrul Nide particule,concentraia ni, masa mi, masa molar ii numrul demolii, unde i = 1, 2, , n.

Concentraia moleculelor din amestecul de gazeConcentraia moleculelor din amestecul de gaze

Concentraia amestecului de gaze este egal cu suma

concentraiilor fiecrui gaz component luat individual nacelai volum:

Concentraia amestecului de gaze este egal cu suma

concentraiilor fiecrui gaz component luat individual nacelai volum:

Masa amestecului de gaze este suma maselor gazelordin amestec (conservarea masei):

m = m1+ m2+ + mn

Masa amestecului de gaze este suma maselor gazelordin amestec (conservarea masei):

m = m1+ m2+ + mn


15/36

Cantitatea de substan a amestecului de gazeCantitatea de substan a amestecului de gaze

Masa molar medie a amestecului de gazeMasa molar medie a amestecului de gaze

Pentru fiecare gaz component: Pentru fiecare gaz component:=>

Numrul de moli din amestecul de gaze este egal cu

suma numerelor de moli din fiecare gaz component alamestecului:

Numrul de moli din amestecul de gaze este egal cu

suma numerelor de moli din fiecare gaz component alamestecului:


16/36

Legea lui DaltonLegea lui Dalton

Presiunea unui amestec de gaze este egal cu suma

presiunilor pariale ale gazelor din amestec:p = p1+ p2+ + pn

Presiunea unui amestec de gaze este egal cu suma

presiunilor pariale ale gazelor din amestec:p = p1+ p2+ + pn

p1

p1

p2

p2

p = p1+ p2

p1 p2

Presiunea parial a unui gaz din amestec reprezintpresiunea pe care ar avea-o gazul dac ar ocupa singur

volumul amestecului.

Presiunea parial a unui gaz din amestec reprezintpresiunea pe care ar avea-o gazul dac ar ocupa singur

volumul amestecului.

Aplicaie:

V V

12

p = p1+p2pA=

p1+p2pB= p1

BA BA

vid

membran semipermeabil


17/36

Pr"bleme re!"l#ate

Problema 2 (masa molar a unei substane compuse)Problema 2 (masa molar a unei substane compuse)

Problema 5 (disocierea moleculelor)Problema 5 (disocierea moleculelor)

Problema 1 (distana dintre atomi)Problema 1 (distana dintre atomi)

Problema 3 (amestec de gaze)Problema 3 (amestec de gaze)

Problema 4 (amestec de gaze)Problema 4 (amestec de gaze)


18/36

Problema 1Problema 1

S se calculeze volumul molar al mercurului (n stare

lichid, dac se cunosc masa molecular relativ mr= 200 i

densitatea = 13600 kg/m3. Care este distana medie dintre

doi atomi de mercur?

S se calculeze volumul molar al mercurului (n stare

lichid, dac se cunosc masa molecular relativ mr= 200 i

densitatea = 13600 kg/m3. Care este distana medie dintre

doi atomi de mercur?

RezolvareRezolvare


19/36


Densitatea mercurului este: Densitatea mercurului este:

RezolvareRezolvare

Se poate considera c ntregul volum molar este formatdintr-un numr NAde cubulee ce conin cte o molecul.Distana medie dintre 2 molecule este egal cu laturacubuleului.

Se poate considera c ntregul volum molar este formatdintr-un numr NAde cubulee ce conin cte o molecul.Distana medie dintre 2 molecule este egal cu laturacubuleului.


20/36


Masele molare ale unor substane biatomice sunt 1i

2.S se determine masa molar a substanei care este

format din 3 atomi de felul celor ce alctuiesc moleculele

din prima substan i un atom de felul celor ce alctuiesc

moleculele din a doua substan.

Masele molare ale unor substane biatomice sunt 1i

2.S se determine masa molar a substanei care este

format din 3 atomi de felul celor ce alctuiesc moleculele

din prima substan i un atom de felul celor ce alctuiesc

moleculele din a doua substan.

RezolvareRezolvare

=>

Masa atomic relativ este numeric egal cu

masa molar a substanei n starea monoatomic:mr1 1/2 i mr2 2/2

Masa molar a substanei finale este:

Masa atomic relativ este numeric egal cu

masa molar a substanei n starea monoatomic:mr1 1/2 i mr2 2/2

Masa molar a substanei finale este:


21/36


Dou recipiente pot comunica ntre ele printr-un tubprevzut cu un robinet R. n primul recipient se gsetemasa m1= 44 g de dioxid de carbon (CO2), iar n al doilearecipient se gsete o mas m2= 6 g de hidrogen (2= 2

g/mol). Iniial robinetul este nchis. S se determine:a)numrul de moli de dioxid de carbon (C= 12 g/mol, O=

16 kg/kmol);b)concentraia moleculelor de dioxid de carbon din

primul recipient dac volumul acestuia este V1= 3;c)masa unei molecule de hidrogen;d)masa molar a amestecului obinut dup deschiderearobinetului R.

Dou recipiente pot comunica ntre ele printr-un tubprevzut cu un robinet R. n primul recipient se gsetemasa m1= 44 g de dioxid de carbon (CO2), iar n al doilearecipient se gsete o mas m2= 6 g de hidrogen (2= 2

g/mol). Iniial robinetul este nchis. S se determine:a)numrul de moli de dioxid de carbon (C= 12 g/mol, O=

16 kg/kmol);b)concentraia moleculelor de dioxid de carbon din

primul recipient dac volumul acestuia este V1= 3;c)masa unei molecule de hidrogen;d)masa molar a amestecului obinut dup deschiderearobinetului R.


22/36


a)a)

RezolvareRezolvare

mrC CmrO O

=>

1= 44 g/mol

b)b)

=>


23/36


RezolvareRezolvare

c)c)

d)d)


24/36


ntr-o incint se afl mase egale m = 154 g de monoxidde carbon (CO) i de dioxid de carbon (CO2) n condiii

normale de presiune i temperatur. Masele atomice

relative ale carbonului i oxigenului sunt AC= 12, respectiv

AO= 16.

Se cunosc numrul lui Avogadro NA= 6,00231026kmol-1

i volumul molar V= 22,4 /mol.

S se afle numrul de molecule i densitatea

amestecului de gaze.

ntr-o incint se afl mase egale m = 154 g de monoxidde carbon (CO) i de dioxid de carbon (CO2) n condiii

normale de presiune i temperatur. Masele atomice

relative ale carbonului i oxigenului sunt AC= 12, respectiv

AO= 16.

Se cunosc numrul lui Avogadro NA= 6,00231026kmol-1

i volumul molar V= 22,4 /mol.

S se afle numrul de molecule i densitatea

amestecului de gaze.


25/36


RezolvareRezolvare


26/36


ntr-un vas se afl masa m = 10 g de azot ( = 28kg/kmol).

n urma unui proces de nclzire, o parte din molecule

disociaz, formndu-se atomi liberi. Gradul de disociere

este = 25%. S se determine numrul de particule, atomi

i molecule, ce se gsesc n final n vas.

ntr-un vas se afl masa m = 10 g de azot ( = 28kg/kmol).

n urma unui proces de nclzire, o parte din molecule

disociaz, formndu-se atomi liberi. Gradul de disociere

este = 25%. S se determine numrul de particule, atomi

i molecule, ce se gsesc n final n vas.RezolvareRezolvare


27/36


Iniial: Iniial:

RezolvareRezolvare

n final:- numrul de molecule disociate este N;- numrul de atomi rezultai din disociere este 2N;- numrul de molecule rmase nedisociate este (N N) =N(1 ).

Numrul final N de particule este egal cu suma dintrenumrul de molecule rmase nedisociate i numrul deatomi obinui prin disociere:

N = N(1 ) + 2N = N(1 + )N = 1,25N = 26,91022

n final:- numrul de molecule disociate este N;- numrul de atomi rezultai din disociere este 2N;- numrul de molecule rmase nedisociate este (N N) =N(1 ).

Numrul final N de particule este egal cu suma dintrenumrul de molecule rmase nedisociate i numrul deatomi obinui prin disociere:

N = N(1 ) + 2N = N(1 + )N = 1,25N = 26,91022


28/36

Test interacti#

1. Numrul de molecule de hidrogen coninut ntr-o masde 4 g de hidrogen este: (1 punct)a. 41023 b. 121023 c. 241023 d. 281023

2. Numrul de molecule de ap coninute ntr-un volumde 24 dm3este: (1 punct)

a. 44 b. 32 c. 21 d. 11

3. Masa molar propanului (C3H8) este: (1 punct)

a. 41023 b. 121023 c. 241023 d. 281023.


29/36

Test interacti#

a. 16 u b. 26,5610-24g c. 16kg d. 26,5610-27kg

4. Masa unei molecule de metan (CH4) exprimat n S. I.este: (1 punct)

a. 0,51 b. 1,51 c. 1,96 d. 3,83

5. Densitatea dioxidului de carbon (CO2) n condiiinormale de presiune i temperatur este: (1 punct)

a. 3,7210-23 b. 3,7210-23m3

6. Volumul ce i revine, n medie, unei molecule de dioxidde carbon n condiii normale este: (1 punct)

c. 3,7210-26 b. 3,7210-27m3


30/36

Test interacti#

7. ntr-o incint se afl N1= 51024molecule de oxigen (1=32 kg/kmol) i N2= 31024molecule de argon (2= 28kg/kmol).Masa molar medie a amestecului de gaze este: (1,5 puncte)a. 30 kg/kmol b. 35 kg/kmol c. 42 kg/kmol d. 60 kg/kmol

8. ntr-o incint se gsete la momentul iniial un gazmonoatomic cu masa molar . n urma unei reacii chimice,se constat c n final jumtate din atomi s-au combinat

pentru a forma un gaz diatomic. Masa molar medie aamestecul obinut n incint este: (1,5 puncte)

a. 2 b. 3/2 c. 4/3 d.


31/36

Test interacti#

Se acord 1 punct din oficiu

Timpul de lucru este 50 minute.

Testul conine itemi preluai din propunerile debacalaureat din 2009 , iar ultimul item este o propunerepersonal.


32/36

$en"menele termice

Exemple de fenomene termice:variaia proprietilor fizice ale substanei la nclzireasau rcirea ei(variaia temperaturii, dilatarea termicetc.);

transformarea lucrului mecanic n cldur;transformrile de stare de agregare (topire, fierberea,solidificarea, condensarea etc.);

transferul de cldur ntre corpuri;transformarea cldurii n alt form de energie (lucru

mecanic, energie electric etc.).

Fenomenele termice reprezint fenomenele fizice

legate de micarea de agitaie termic a moleculelor.

Fenomenele termice reprezint fenomenele fizice

legate de micarea de agitaie termic a moleculelor.


33/36

Termodinamicastudiaz fenomenele

termice fr a ine seamade structura discret a

corpurilor.

Termodinamicastudiaz fenomenele

termice fr a ine seamade structura discret a

corpurilor.

n termodinamic, corpurileau dimensiuni macroscopice.n termodinamic, corpurileau dimensiuni macroscopice.

Metode de studiu al fenomenelor termiceMetode de studiu al fenomenelor termice

Teoria cinetico-molecularstudiaz fenomenele

termice fr a ine seamade structura discret acorpurilor i de agitaia

termic a moleculelor.

Teoria cinetico-molecularstudiaz fenomenele

termice fr a ine seamade structura discret acorpurilor i de agitaia

termic a moleculelor.


34/36

BIB%IO&RA$IA

Cristea Gheorghe; Ardelean Ioan Elemente fundamentalede fizic, Editura DACIA, Cluj-Napoca, 1980

Gherbanovschi N.; Boran D.; Costescu A.; Petrescu-Prahova M.; Sandu M. - Fizic, Manual pentru clasa a X-a,Editura Didactic i pedagogic, Bucureti, 1990

Ionescu-Andrei R.; Onea C.; Toma I. Fizic F1, Manualpentru clasa a XI-a, Grupul Editorial Art, 2004Panaiotu L.; Baltac A. Fizica, Manual pentru anul IIlicee, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1977

Ptru Virgil-Miron Culegere de probleme de FIZIC

pentru clasa a X-a, editura COMPAL , Bucureti, 2005Talplaru S.; Haralamb D.; Corega C-tin; Negrea G.; Rus C-tin Fizic, Manual pentru clasa a X-a, POLIROM,Bucureti, 2007

*** - Variantele de bacalaureat la fizic, 2009


35/36

BIB%IO&RA$IA

http://aplusphysics.com/flux/tag/regents-physics-review/

http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/4309?e=averill_1.0-ch13_s01http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Thermodynamics/Ideal_Systems/Thermodynamics_of_Mixing

http://en.wikipedia.org/wiki/K._Eric_Drexlerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Loschmidt_constant

http://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnologyhttp://hplusmagazine.com/2009/11/20/self-assembling-nanoparticles-complex-nanostructures/

http://machinedesign.com/article/molecular-modeling-in-cad-0928http://phjoan5.technion.ac.il/~amihai/http://ro.wikipedia.org/wiki/Nanotehnologie

http://wiki.transhumani.com/index.php?title=File:NASA_CNT_Gears_rapid.gifhttp://www.acceleratingfuture.com/michael/blog/2007/02/molecular-machine-images/

http://www.asociatia-profesorilor.ro/Aplicatii-ale-nanotehnologiilor.html


36/36

BIB%IO&RA$IA

http://www.bio8.info/2011_12_01_archive.htmlhttp://www.crnano.org/whatis.htmhttp://www.ioanenciu.ro/nanotehnologia.htmlhttp://www.lsbu.ac.uk/water/giant.htmlhttp://www.matus1976.com/nucleus/index.php?itemid=36http://www.nanotechnologyaustralia.com/2011/09/20/nanotechnology-is-begining-to-improve-our-everyday-lives-part-1/

http://www.southalabama.edu/engineering/ece/faculty/akhan/Courses/EE530-Summer07/EE530.htm

Date post:	09-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	danielpetre
View:	338 times
Download:	4 times

Noțiuni Despre Structura Substanței

Documents