Koliko molekul je v kapljici vode?

Ste se že kdaj vprašali, koliko atomov je v kapljici vode ali koliko molekul je v eni kapljici? Odgovor je odvisen od vaše opredelitve prostornina kapljice vode. Kapljice vode se močno razlikujejo po velikosti, zato ta začetna številka določa izračun. Preostanek je preprost izračun kemije.

Izkoristimo količino kapljice vode, ki jo uporablja medicinska in znanstvena skupnost. Sprejeti povprečni volumen kapljice vode je natančno 0,05 ml (20 kapljic na mililiter). Izkazalo se je, da je v kapljici vode več kot 1,5 sekstilijonskih molekul in več kot 5 atomov sekstiliona na kapljico.

Za izračun števila molekule in atomi v kapljici vode, morate poznati kemijsko formulo vode. V vsaki molekuli vode sta dva atoma vodika in en atom kisika, kar tvori formulo H₂O. Torej, vsaka molekula vode vsebuje 3 atome.

Določite molarno maso vode. To naredite tako, da seštejete maso vodikovih atomov in kisikovih atomov v molu vode, tako da poiščete atomsko maso vodika in kisika na

masa vode = 2 x masa vodika + masni kisik

masa vode = 2 x 1.008 + 16

masa vode = 18.016 g / mol

Z drugimi besedami, en mol vode ima maso 18.016 gramov.

S pomočjo gostote vode določite maso vode na enoto prostornine. The gostota vode dejansko se razlikuje glede na pogoje (hladna voda je gostejša; topla voda je manj gosta), vendar je vrednost, ki se običajno uporablja pri izračunih, 1,00 grama na mililiter (1 g / ml). Z drugimi besedami, 1 mililiter vode ima maso 1 gram. Kapljica vode je 0,05 ml vode, tako da bi bila njena masa 0,05 grama.

En mol vode je 18.016 gramov, zato je v 0,05 grama v eni kapljici število molov:

• moli vode v eni kapljici = 0,05 grama x (1 mol / 18.016 gramov)
• molov vode v eni kapljici = 0,002775 molov

Končno uporabite Avogadrova številka za določitev števila molekul v kapljici vode. Število Avogadro nam pove, da je 6.022 x 10²³ molekul vode na mol vode. Nato izračunamo, koliko molekul je v kapljici vode, za katero smo ugotovili, da vsebuje 0,002775 molov:

• molekul v kapljici vode = (6.022 x 10²³ molekule / mol) x 0,002275 molov
• molekul v kapljici vode = 1,67 x 10²¹ molekule vode

Povedano drugače, obstajajo 1,67 molekul sextillion v kapljici vode.

Zdaj je število atomov v kapljici vode 3x število molekul:

• atomi v kapljici vode = 3 atomi / molekula x 1,67 x 10²¹ molekule
• atomov v kapljici vode = 5,01 x 10²¹ atomi

Ali pa obstaja približno 5 atomov sekstiliona v kapljici vode.

Eno zanimivo vprašanje je, ali je v kapljici vode več atomov, kot je kapljic vode v oceanu. Za določitev odgovora potrebujemo količino vode v oceanih. Viri ocenjujejo, da je to med 1,3 milijarde km³ in 1,5 km³. Uporabil bom vrednost USGS (United States Geologic Survey) v vrednosti 1,338 milijard km³ za izračun vzorca, vendar lahko uporabite katero koli številko želite.

1.338 km³ = 1.338 x 10²¹ litrov morske vode

Zdaj je vaš odgovor odvisen od velikosti vaše kapljice, zato delite ta volumen s količino kapljice (0,05 ml ali 0,00005 L ali 5,0 x 10^-5 L je povprečje), da dobimo število kapljic vode v oceanu.

število kapljic vode v oceanu = 1.338 x 10²¹ litrov skupne prostornine / 5,0 x 10^-5 litrov na kapljico

število kapljic vode v oceanu = 2.676 x 10²⁶ kapljice

Torej, v oceanu je več kapljic vode, kot je atomov v kapljici vode. Koliko več kapljic je odvisno predvsem od velikosti vaših kapljic, vendar obstajajo med 1.000 in 100.000 več kapljic vode v oceanu kot atomov v kapljici vode.

Gleick, P.H. "Kje je voda Zemlje." Porazdelitev vode na Zemlji. Ameriški geološki pregled, 28. avgusta 2006.