Atom - to jsou základní stavební kameny hmoty, které tvoří všechny látky kolem nás. Počet atomů se však může v různých látkách značně lišit. Když mluvíme o počtu atomů, často se ptáme: kolik jich je mnoho nebo málo v určité hmotnosti látky? Jednou z těchto látek je helium.
Helium je lehký a inertní plyn, který je široce používán v průmyslu, vědě a medicíně. Je zajímavé vědět, kolik atomů je obsaženo v určitém množství helia. V našem případě je to 250 g hélia.
Pro odpověď na tuto otázku je nutné znát molární hmotnost helia a Avogadro konstantní. Skutečná situace pro přesné výpočty kolik atomů je obsaženo v uvedeném množství helia je velmi nepravděpodobná. Tuto číslici však můžeme přibližně určit pomocí jednoduché matematiky a základních konceptů chemie.
Atomy helia: struktura a vlastnosti
Atom helia se skládá z jádra a dvou elektronů, které obíhají oběžné dráhy kolem něj. Jádro helia se skládá ze dvou protonů a obecně také ze dvou neutronů. Protony mají kladný elektrický náboj a neutrony nemají náboj.
Protože atom helia má dva elektrony a dva protony, je na náboj neutrální. Elektrony se pohybují na určitých energetických úrovních, neboli obalech. První obal obsahuje dva elektrony a je nejblíže jádru, zatímco druhý obal také obsahuje dva elektrony, ale Nachází se ve větší vzdálenosti od jádra.
Helium je chemicky stabilní prvek a prakticky nereaguje s jinými prvky. Kvůli tomu se používá v různých oblastech, jako je letectví, medicína a výroba elektroniky. Plyn hélium vyplňují aerostaty a používají balónky, než byl vynalezen vodík.
Atomová hmotnost helia
Když mluvíme o hmotnosti látky, obvykle používáme gramy nebo kilogramy, ale v případě atomů je vhodné použít atomové jednotky hmotnosti (AMU), které jsou vzhledem k těmto jednotkám. Atomová hmotnost helia je vyjádřena v AMU.
Atomová hmotnost helia je určena hmotnostním číslem a izotopickým složením helia. Helium se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů a má dva stabilní izotopy: helium-3 a helium-4. Helium-4 je mnohem častější a jeho hmotnostní číslo je 4.002603 AMU. Helium-3 má hmotnostní číslo 3.016029 AMU.
Atomovou hmotnost helia lze vypočítat podle procenta každého z izotopů helia. Výpočet se provádí podle následujícího vzorce:
m = (m1 * p1 + m2 * p2) / 100,
kde m je atomová hmotnost helia, m1 je atomová hmotnost helia - 3 (3.016029 AMU), m2 je atomová hmotnost helia-4 (4.002603 AMU), p1 je procento helia - 3 ve vzorku, p2 je procento helia-4 ve vzorku.
Pokud je například procento helia-3 10% a procento helia je 4-90%, atomová hmotnost helia bude stejná:
m = (3.016029 * 10 + 4.002603 * 90) / 100 = 3.984202 AMU.
Atomová hmotnost helia se tedy může lišit v závislosti na izotopovém složení helia ve vzorku.
Molární hmotnost helia
Molární hmotnost helia je přibližně 4 g / mol. To znamená, že jeden mol helia obsahuje asi 4 heliutomy. Každý atom helia má atomovou hmotnost přibližně 4 atomové jednotky hmotnosti.
Pro výpočet počtu atomů helia v dané hmotnosti je nutné znát jeho molární hmotnost. Podle vzorce:
Počet atomů = (hmotnost / molární hmotnost) * 6,022 * 10^23
- hmotnost-hmotnost helia (v gramech)
- molární hmotnost-molární hmotnost helia (v gramech na mol)
- 6,022 * 10^23 je Avogadrova konstanta, což je počet atomů nebo molekul v jednom molu látky.
Díky znalosti molární hmotnosti helia je tedy možné snadno vypočítat počet atomů v dané hmotnosti helia a použít tyto informace k provedení nezbytných výpočtů a analýz.
Počet molekul helia v 250 g
Chcete-li najít počet molekul helia 250 g, musíte znát jeho molární hmotnost. V periodické soustavě prvků má helium atomovou hmotnost přibližně 4 g / mol.
Pro výpočet počtu molekul můžeme v tomto případě použít vzorec:
počet molekul = hmotnost/molární hmotnost * Avogadroovo číslo (6,022 * 10^23 molekul / mol).
Nastavením hodnot získáme:
počet molekul helia = 250 g / 4 g/mol * 6,022 * 10^23 molekul/mol ≈ ≈ 3.011 * 10^25 molekul helia.
Takže 250 g helia obsahuje asi 3.011 * 10^25 molekul helia.
Molární množství helia 250 g
Pro výpočet molárního množství helia 250 g je nutné znát molární hmotnost tohoto prvku. Molární hmotnost helia je přibližně 4 g / mol.
Chcete-li najít molární množství helia, musíte hmotnost daného prvku rozdělit na jeho molární hmotnost:
Molární množství helia = hmotnost helia / molární hmotnost helia
Hmotnost helia = 250 g
Molární hmotnost helia = 4 g / mol
Vložením hodnot do vzorce získáme:
Molární množství helia = 250 g / 4 g / mol = 62.5 mol
Ve 250 g helia je tedy přibližně 62.5 mol atomů tohoto prvku.