Номер 12, страница 159, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

12. Как определить массу молекул?

12. Массу одной молекулы ($m_0$) можно определить несколькими способами. Основные из них — расчетные, основанные на данных из Периодической таблицы химических элементов.

Способ 1: Использование молярной массы и числа Авогадро

Этот метод является фундаментальным. Масса одной молекулы вычисляется как отношение молярной массы вещества ($\text{M}$) к числу Авогадро ($N_A$).

1. Находим молярную массу ($\text{M}$) вещества. Для молекулы она равна сумме молярных масс всех атомов, входящих в её состав (значения берутся из Периодической таблицы). Например, для воды ($H_2O$) молярная масса $M \approx 18$ г/моль, что в системе СИ составляет $0.018$ кг/моль.

2. Используем значение постоянной Авогадро $N_A \approx 6.022 \times 10^{23}$ моль⁻¹.

3. Рассчитываем массу молекулы по формуле:

$m_0 = \frac{M}{N_A}$

Для примера с водой: $m_0(H_2O) = \frac{0.018 \text{ кг/моль}}{6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 2.99 \times 10^{-26}$ кг.

Способ 2: Использование относительной молекулярной массы и атомной единицы массы

Этот метод альтернативен первому и дает тот же результат.

1. Находим относительную молекулярную массу ($M_r$). Она численно равна молярной массе и вычисляется как сумма относительных атомных масс ($A_r$) всех атомов в молекуле. Для воды $M_r(H_2O) \approx 18$.

2. Используем атомную единицу массы (а.е.м.), которая равна $1 \text{ а.е.м.} \approx 1.6605 \times 10^{-27}$ кг.

3. Рассчитываем массу молекулы, умножая её относительную молекулярную массу на а.е.м.:

$m_0 = M_r \times 1 \text{ а.е.м.}$

Для примера с водой: $m_0(H_2O) = 18 \times 1.6605 \times 10^{-27} \text{ кг} \approx 2.99 \times 10^{-26}$ кг.

Экспериментальное определение

На практике массу молекул с высокой точностью определяют с помощью приборов — масс-спектрометров. Метод масс-спектрометрии основан на ионизации молекул и последующем разделении образовавшихся ионов в магнитном или электрическом поле в зависимости от их отношения массы к заряду.

Ответ: Массу одной молекулы можно рассчитать, разделив молярную массу вещества $\text{M}$ на число Авогадро $N_A$, или умножив относительную молекулярную массу $M_r$ на атомную единицу массы (1 а.е.м. $\approx 1.66 \times 10^{-27}$ кг). Экспериментально масса молекул с высокой точностью определяется методом масс-спектрометрии.