Ile cząsteczek znajduje się w kropli wody?

Czy zastanawiałeś się kiedyś, ile atomów znajduje się w kropli wody lub ile cząsteczek znajduje się w jednej kropli? Odpowiedź zależy od twojej definicji Tom kropelki wody. Krople wody różnią się znacznie pod względem wielkości, więc ta liczba początkowa określa obliczenia. Reszta to proste obliczenia chemiczne.

Wykorzystajmy objętość kropli wody wykorzystywaną przez społeczność medyczną i naukową. Akceptowana średnia objętość kropli wody wynosi dokładnie 0,05 ml (20 kropli na mililitr). Okazuje się, że w kropli wody znajduje się ponad 1,5 molekuł molekularnych i więcej niż 5 atomów sześciennych na kroplę.

Aby obliczyć liczbę molekuły i atomów w kropli wody, musisz znać wzór chemiczny wody. W każdej cząsteczce wody znajdują się dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu, co daje wzór H₂O. Każda cząsteczka wody zawiera 3 atomy.

Określ masę molową wody. Zrób to, sumując masę atomów wodoru i atomów tlenu w molu wody, patrząc na masę atomową wodoru i tlenu na układ okresowy

masa wody = 2 x masa wodoru + masa tlenu

masa wody = 2 x 1,008 + 16

masa wody = 18,016 g / mol

Innymi słowy, jeden mol wody ma masę 18,016 gramów.

Użyj gęstości wody, aby określić masę wody na jednostkę objętości. The gęstość wody faktycznie różni się w zależności od warunków (zimna woda jest gęstsza; ciepła woda jest mniej gęsta), ale wartość zwykle stosowana w obliczeniach wynosi 1,00 grama na mililitr (1 g / ml). Innymi słowy, 1 mililitr wody ma masę 1 grama. Kropla wody wynosi 0,05 ml wody, więc jej masa wynosiłaby 0,05 grama.

Jeden mol wody wynosi 18,016 gramów, więc w 0,05 grama, w jednej kropli, liczba moli wynosi:

• moli wody w jednej kropli = 0,05 grama x (1 mol / 18,016 gramów)
• mole wody w jednej kropli = 0,002775 mola

Wreszcie użyj Numer Avogadro aby określić liczbę cząsteczek w kropli wody. Liczba Avogadro mówi nam, że jest 6.022 x 10²³ cząsteczki wody na mol wody. Następnie obliczamy, ile cząsteczek znajduje się w kropli wody, która, jak ustaliliśmy, zawiera 0,002775 moli:

• cząsteczki w kropli wody = (6,022 x 10²³ cząsteczki / mol) x 0,002275 mola
• cząsteczki w kropli wody = 1,67 x 10²¹ cząsteczki wody

Innymi słowy, są 1,67 cząsteczek sekstylionu wody w kropli wody.

Teraz liczba atomów w kropli wody jest trzy razy większa niż liczba cząsteczek:

• atomy w kropli wody = 3 atomy / cząsteczka x 1,67 x 10²¹ molekuły
• atomy w kropli wody = 5,01 x 10²¹ atomy

Lub istnieje 5 sekstylionów atomów w kropli wody.

Ciekawym pytaniem jest, czy w kropli wody jest więcej atomów niż w wodzie. Aby ustalić odpowiedź, potrzebujemy objętości wody w oceanach. Źródła szacują to na 1,3 miliarda km³ i 1,5 km³. Wykorzystam wartość USGS (United States Geologic Survey) wynoszącą 1,338 miliarda kilometrów³ do obliczenia próbki, ale możesz użyć dowolnej liczby.

1.338 km³ = 1,338 x 10²¹ litry wody morskiej

Teraz twoja odpowiedź zależy od wielkości kropli, więc dziel tę objętość przez objętość kropli (0,05 ml lub 0,00005 l lub 5,0 x 10^-5 L jest średnią), aby uzyskać liczbę kropel wody w oceanie.

liczba kropel wody w oceanie = 1,338 x 10²¹ całkowita objętość litrów / 5,0 x 10^-5 litry na kroplę

liczba kropel wody w oceanie = 2,676 x 10²⁶ krople

Tak więc w oceanie jest więcej kropli wody niż atomów w kropli wody. Ile kropli zależy głównie od wielkości twoich kropli, ale są od 1 000 do 100 000 więcej kropli wody w oceanie niż atom w kropli wody.

Gleick, P.H. „Gdzie jest woda Ziemi”. Dystrybucja wody na Ziemi. U.S. Geological Survey, 28 sierpnia 2006.