Наша задача, разобравшись
с периодической системой,
перейти к атомам и изотопам.
Но начнем мы все-таки
с одной еще очень важной темы,
которая позволит нам создать мостик между
макровеществами и атомными молекулами.
Тема называется "Моль и число Авогадро".
На эту тему можно решать задачи
и очень много задач, важных задач,
проходит через многие курсы
физики и химии,
потому что эти задачи на то,
чтобы ответить на вопрос:
сколько атомов и молекул в данном веществе,
какую массу имеют вещества, если
в них содержится столько-то атомов и молекул?
Но для начала хочу спросить:
сколько атомов или молекул
в каком-то предмете?
Допустим, в ручке.
Вот нарисована ручка, и давайте подумаем,
сколько в ней атомов или молекул.
Никто не знает правильного ответа,
однако если кто-то говорит,
что их миллион или миллиард,
они в корне неправы.
Потому что, для того чтобы
каким-то образом оценить количество атомов
или молекул в каком-то предмете,
нужно вспомнить о числе Авогадро.
Число Авогадро очень большое число.
Оно может быть записано в простой форме:
6,022 на 10 в 23 единица на моль.
Степень 10 в 23 – это очень большое число.
Для того чтобы уверенно понимать,
вам необходимо, конечно,
уметь работать с такими степенями,
уметь их преобразовать,
потому что без этого умения
число 10 в 23 представить себе очень сложно.
У этого числа нет названия.
Мы знаем миллион, миллиард.
Миллиард – это 10 в 9.
10 в 23 – гораздо больше,
чем миллиард миллиардов,
потому что миллиард миллиардов –
это всего-навсего 10 в 18.
А число 10 в 18 на пять порядков
(то есть в сто тысяч раз) меньше,
чем число 10 в 23.
Когда мы говорим об атомах и молекулах,
мы должны помнить,
что они очень маленькие.
Они настолько маленькие,
что мы не можем их увидеть,
и их очень много.
При этом они существуют.
Сегодня люди могут собирать из атомов
различные материалы,
причем собирать именно по атомам.
Сегодня человечество освоило нанотехнологии.
Наверное, вы читали и знаете о них.
При этом в том, что человечество
их освоило очень большая заслуга
именно физиков, а не химиков.
Потому что физики научились ускорять атомы,
физики научились прикладывать атомы
друг к другу для того,
чтобы они вошли в химическое взаимодействие
и образовали какую-то структуру.
За 100 лет, которое прошло с момента,
как бы, чуть больше, 150 лет,
с момента четкого понимания
атомной гипотезы и формулирования
молекулярной кинетической теории,
люди перешли к электронным микроскопам,
к приборам, которые могут собирать
из атомов различные изделия.
Давайте рассмотрим формулу,
которая приведена вот на этом месте.
Простая формула.
Обращаю ваше внимание,
что каждый символ в данной формуле,
обозначает какую-то физическую величину.
Буковка М – молярная масса,
m – масса вещества,
v – количество вещества,
N с индексом A – число Авогадро,
N – число атомов или молекул в массе вещества.
Эта формула позволяет вычислить
количество атомов или молекул в массе вещества,
позволяет вычислить молярную массу,
если мы знаем массу вещества
и его количество.
Комбинируя различным образом
символы из этой формулы,
применяя правила алгебры,
мы можем при известных физических величинах
определять какую-то неизвестную.
Формула простая, но ее нужно запомнить
и так же нужно научиться
работать с большими числами,
с числами, имеющими порядок числа Авогадро:
10 в 23, 10 в 22, 10 в 19.
Без этих умений, конечно,
мы не сможем решать задачи.
Если задуматься, чему равна масса молекулы,
то давайте ответим на вопрос.
Нам известна масса вещества,
нам известно количество молекул
в данной массе.
Если мы поделим массу вещества
на количество молекул,
то мы получим массу одной молекулы.
Масса одной молекулы, масса атома –
очень маленькие величины
(то есть число Авогадро –
большая величина, 10 в 23).
Масса молекулы, имеет характерное значение –
10 в –27 кг, 10 в –26 кг.
Конечно, с такими числами неудобно работать,
поэтому была введена
единица относительной атомной массы –
это 1/12 массы атома углерода.
И все массы атомов,
массы молекул можно вычислять
с размерностью атомной единицы массы.
Соответственно, когда вы видите,
что масса молекулы равна 18,
допустим масса молекулы воды –
18 атомных единиц массы.
Чтобы получить численное значение
массы молекулы,
нам необходимо умножить это число
на значение одной атомной единиц массы,
приблизительно 1,66 на 10 в –27 килограмм.