Типовою задачею з фізики є обчислення обсягів різних речовин при тих чи інших зовнішніх умов. Одним з таких речовин є ртуть — метал, що володіє унікальними фізичними властивостями. У цій статті розглянемо шляхи вирішення наступного завдання у фізиці: який об’єм займають 100 моль ртуті?

Що таке ртуть?

Мова йде про хімічному елементі під 80-м номером в таблиці Менделєєва. Його сусідом ліворуч є золото. Позначається ртуть символом Hg (гидраргирум). Латинська назва можна перевести як «рідке срібло». Справді, при кімнатній температурі елемент існує у вигляді рідини, яка має сріблястий колір.

Розглянутий елемент є єдиним рідким металом. Цей факт обумовлений унікальною електронною структурою його атомів. Вона є надзвичайно стабільною за рахунок повністю заповнених електронних оболонок. У цьому плані схожа на ртуть інертні гази. Стабільність атома приводить до складності відриву електрона від нього. Останнє означає, що між атомами Hg не існує металевої зв’язки, вони один з одним взаємодіють тільки за рахунок слабких ван-дер-ваальсових сил.

Ртуть плавиться вже при температурі -39 oC. Отримана рідина є дуже важкою. Її щільність становить 13 546 кг/м3, що в 13,5 рази більше, ніж у дистильованої води. Таке значення щільності обумовлено великою величиною атомної маси елемента, яка дорівнює 200,59 а.е.м.

Далі в статті відповімо на питання про те, який об’єм займають 100 моль ртуті. Рішення цієї задачі може бути здійснено двома різними способами.

Рішення задачі першим способом

Щоб відповісти на питання: «Який об’єм займає 100 моль ртуті?», слід звернутися до відповідних експериментальними даними. Мова йде про молярному обсязі. Такі дані можна знайти в довідковій літературі. Так, в одній з таблиць знаходимо, що при 293 К (20 oC) молярний об’єм розглянутого рідкого металу становить 14,81 см3/моль. Іншими словами, 1 моль атомів Hg займає обсяг 14,81 см3. Щоб відповісти на запитання задачі, достатньо помножити це число на 100.

Дивіться також:  Слово "перемогти" - це що таке? Тлумачення і синоніми

Таким чином, ми отримуємо відповідь: обсяг 100 моль ртуті дорівнює 1481 см3, що практично відповідає 1,5 літра.

Зауважимо, що ми використовували значення молярного об’єму для 20 oC. Однак отриманий відповідь практично не зміниться, якщо ртуть буде розглядатися при будь-якій іншій температурі, оскільки її коефіцієнт теплового розширення є дуже маленьким.

Другий спосіб рішення

Відповісти на питання про те, який об’єм займають 100 моль ртуті, можна з використанням відмінного від попереднього підходу. Для цього нам потрібно скористатися даними щільності та молярної маси для даного металу.

Вихідною формулою для вирішення проблеми буде наступне вираз:

ρ = m/V.

Звідки можна виразити величину V:

V = m/ρ.

Маса n = 100 моль речовини визначається так:

m = n*M.

Де M — маса одного моль ртуті. Тоді робоча формула для визначення обсягу запишеться в такому вигляді:

V = n*M/ρ.

Значення молярної маси ми вже наводили вище, чисельно вона дорівнює атомній масі, тільки виражається в грамах на моль (M = 200,59 г/моль). Щільність ртуті становить 13 546 кг/м3 або 13,546 г/см3. Підставляємо ці значення в формулу, отримуємо:

V = n*M/ρ = 100*200,59/13,546 = 1481 см3.

Як видно, ми отримали такий самий результат, як в попередньому способі розв’язання задачі.