Какъв е обемът на 100 mol живак? Два начина за решаване на проблема

Типична задача по физика е да се изчислят обемите на различни вещества при различни външни условия. Едно от тези вещества е живакът - метал с уникални физични свойства. В тази статия ще разгледаме начини за решаване на следната физична задача: Какъв е обемът на 100 mol живак?

Какво представлява живакът?

Това е химичен елемент номер 80 в таблицата на Менделеев. Съседът му отляво е златен. Живакът се обозначава със символа Hg (hydrargyrum). Латинското наименование може да се преведе като "течно сребро". При стайна температура елементът съществува като течност със сребрист цвят.

Въпросният елемент е единственият течен метал. Този факт се дължи на уникалната електронна структура на неговите атоми. Той е изключително стабилен поради напълно запълнените електронни обвивки. В това отношение живакът е подобен на благородните газове. Стабилността на атома води до трудности при отделянето на електроните. Последното означава, че между атомите на Hg няма метална връзка, а само слаба сила на Ван дер Ваалс между тях.

Меркурий вече се топи при температура -39 ^oC. Получената течност е много тежка. Плътността му е 13,546 kg/m³, което е 13,5 пъти по-високо от това на дестилираната вода. Тази стойност на плътността се дължи на голямата стойност на атомната маса на елемента, която е 200,59 a.е.м.

В следващата статия ще отговорим на въпроса за обема, заеман от 100 мола живак. Решението на този проблем може да бъде намерено в две по различни начини.

Проблемът е решен чрез използване на първия метод

В отговор на въпроса: "Какъв е обемът на поема 100 мола живак?", трябва да се позовават на съответните експериментални данни. Това е моларният обем. Такива данни могат да бъдат намерени в справочниците. Така в една от таблиците откриваме, че при 293 K (20 ^oВ) моларният обем на въпросния течен метал е 14,81 cm³/mol. С други думи, 1 мол атоми Hg заема обем от 14,81 cm³. За да отговорите на въпроса на задачата е достатъчно да умножим това число по 100.

Така получаваме отговора: обемът на 100 mol живак е 1481 cm³, което на практика се равнява на 1,5 литра.

Обърнете внимание, че сме използвали стойността на моларния обем за 20 ^oC. Полученият отговор обаче би бил почти същият, ако живакът се разглежда при друга температура, тъй като неговият коефициент на топлинно разширение е много малък.

Вторият начин за решаване

Отговорът на въпроса за обема на 100 мола живак може да се намери, като се използва подход, различен от предишния. За да направим това, трябва да използваме данните за плътността и моларната маса на въпросния метал.

Формулата за решения ще бъде следният израз:

ρ = m/V.

Оттук може да се изрази стойността на V:

V = m/ρ.

Масата n = 100 мола на дадено вещество се определя по следния начин:

m = n*M.

където M е масата на един мол живак. Тогава работната формула за определяне на обема се записва в този вид:

V = n*M/ρ.

Стойността на моларната маса вече беше дадена по-горе; числено тя е равна на атомната маса, но е изразена в грамове на мол (M = 200,59 g/mol). Плътността на живака е 13 546 kg/m³ или 13,546 g/cm³. Замествайки тези стойности във формулата, получаваме

V = n*M/ρ = 100*200,59/13,546 = 1481 cm³.

Както виждате, получихме абсолютно същия резултат като при предишния начин на решаване на задачата.