Атомная единица массы (а.е.м.).

НЕКОТОРЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Массы отдельных атомов и молекул удобно измерять не в килограммах, а в относительных единицах – в атомных единицах массы.

Определение. Единица, равная 1/12 массы атома углерода С¹², называется атомной единицей массы (а.е.м.). В абсолютном выражении

1 а.е.м.=1,66·10⁻²⁷ кг.

С точностью до 0,7% за 1 а.е.м. можно принять массу протона:

1 а.е.м.≈m_p=1,67·10⁻²⁷ кг.

Относительные атомные массы элементов, т.е. массы атомом, выраженные в а.е.м., указаны в таблице Менделеева.

2. Моль. Число Авогадро.

В системе СИ количество вещества (не масса) измеряется в молях.

Определение. Количество вещества, содержащее столько его структурных единиц (молекул), сколько атомов С¹² в 12 г углерода, называется молем этого вещества (1кмоль=1000 моль).

А интересно, − сколько же атомов С¹² содержится в 12 г углерода? Это число называется числом Авогадро, N_A. Опытным путём найдено, что

N_A=6,02·10²³ (молекул в моле)≈6·10²³ моль⁻¹.

Таким образом, по определению, число N_А есть количество структурных единиц (молекул) вещества в одном его моле. Например, 1 моль меди содержит N_A атомов Сu, 1 моль углерода − N_A атомов С, 1 моль молекулярного кислорода содержит N_A молекул О₂.

3. Молярная масса.

Определение. Масса (в килограммах) одного моля вещества называется его молярной массой (М):

М=m N_A,

где m – масса молекулы данного вещества в килограммах.

Так например, М_Cu=64 г/моль=0,064 кг/моль, =2 г/моль, =32 г/моль. Видно, что моль меди в 2 раза тяжелее моля кислорода, хотя и там, и там содержится одинаковое число молекул – по 6·10²³ штук.

4. Оценка размеров молекул.

Оценим характерные размеры молекул на примере молекулы Н₂О. Так как 1 моль воды (т.е. 18 граммов) занимает объём V=18 см³=18·10⁻⁶ м³, то на одну молекулу Н₂О приходится объём =V/N_A=30·10⁻³⁰ м³. Тогда характерные линейные размеры молекулы Н₂О

l~м=0,3 нм=3 Å.

Молекулы других веществ имеют размеры того же порядка.