Quin és el volum de 100 mols de mercuri? Dues maneres de resoldre el problema

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 05:19

Una tasca típica de la física és calcular els volums de diverses substàncies sota determinades condicions externes. Una d'aquestes substàncies és el mercuri, un metall amb propietats físiques úniques. En aquest article, considerarem maneres de resoldre la següent tasca en física: quin volum ocupen 100 mols de mercuri?

Què és el mercuri?

Aquest és un element químic sota el nombre 80 de la taula periòdica. El seu veí a l'esquerra és l'or. Mercuri es denota amb el símbol Hg (hydrargyrum). El nom llatí es pot traduir com "plata líquida". De fet, a temperatura ambient, l'element existeix com un líquid, que té un color platejat.

L'element en qüestió és l'únic metall líquid. Aquest fet es deu a l'estructura electrònica única dels seus àtoms. És extremadament estable a causa de les capes d'electrons completament plenes. En aquest sentit, el mercuri és similar als gasos inerts. Estabilitat de l'àtomcomporta la dificultat de separar-ne un electró. Això últim vol dir que no hi ha cap enllaç metàl·lic entre els àtoms de Hg, només interaccionen entre ells a causa de les febles forces de van der Waals.

El mercuri ja es fon a -39 ^oC. El líquid resultant és molt pesat. La seva densitat és de 13.546 kg/m^{3, que és 13,5 vegades la de l'aigua destil·lada. Aquest valor de densitat es deu al gran valor de la massa atòmica de l'element, que és 200,59 a.m.u.}

Més endavant en l'article, respondrem a la pregunta de quant volum ocupen 100 mols de mercuri. Aquest problema es pot resoldre de dues maneres diferents.

Solució del problema de la primera manera

Per respondre a la pregunta: "Quin és el volum de 100 mols de mercuri?", cal fer referència a les dades experimentals rellevants. Es tracta del volum molar. Aquestes dades es poden trobar a la literatura de referència. Així, en una de les taules trobem que a 293 K (20 ^oC) el volum molar del metall líquid en qüestió és de 14,81 cm³ /mol. En altres paraules, 1 mol d'àtoms de Hg ocupa un volum de 14,81 cm^{3. Per respondre a la pregunta del problema, n'hi ha prou de multiplicar aquest nombre per 100.}

Així obtenim la resposta: el volum de 100 mols de mercuri és igual a 1481 cm3, que pràcticament correspon a 1,5 litres.

Tingueu en compte que hem utilitzat el valor del volum molar per a 20 oC. Tanmateix, la resposta rebuda no canviarà gaire si el mercuri es considera sota cap altretemperatura perquè el seu coeficient d'expansió tèrmica és molt petit.

Segona solució

Respondeu a la pregunta de quant volum ocupen 100 mols de mercuri amb un enfocament diferent de l'anterior. Per fer-ho, hem d'utilitzar les dades de densitat i massa molar del metall en qüestió.

La fórmula inicial per resoldre el problema serà la següent expressió:

ρ=m/V.

On puc expressar el valor de V:

V=m/ρ.

La massa n=100 mol d'una substància es defineix de la següent manera:

m=nM.

On M és la massa d'un mol de mercuri. Aleshores, la fórmula de treball per determinar el volum s'escriurà de la següent manera:

V=nM/ρ.

El valor de la massa molar que ja hem donat més amunt, numèricament és igual a la massa atòmica, només expressada en grams per mol (M=200, 59 g/mol). La densitat del mercuri és de 13.546 kg/m³ o 13,546 g/cm^{3. Substituïm aquests valors a la fórmula, obtenim:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

Com podeu veure, hem obtingut exactament el mateix resultat que en el mètode anterior per resoldre el problema.