Πόσα μόρια είναι σε μια σταγόνα νερού;

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πόσα άτομα είναι σε μια σταγόνα νερού ή πόσα μόρια είναι σε ένα μόνο σταγονίδιο; Η απάντηση εξαρτάται από τον ορισμό σας Ενταση ΗΧΟΥ ενός σταγονιδίου νερού. Οι σταγόνες νερού ποικίλλουν δραματικά σε μέγεθος, οπότε ο αρχικός αυτός αριθμός καθορίζει τον υπολογισμό. Το υπόλοιπο είναι ένας απλός υπολογισμός χημείας.

Ας χρησιμοποιήσουμε τον όγκο μιας σταγόνας νερού που χρησιμοποιείται από την ιατρική και την επιστημονική κοινότητα. Ο αποδεκτός μέσος όγκος μιας σταγόνας νερού είναι ακριβώς 0,05 mL (20 σταγόνες ανά χιλιοστόλιτρο). Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν πάνω από 1.5 μόρια sextillion σε μια σταγόνα νερού και πάνω από 5 sextillion άτομα ανά σταγονίδιο.

Για να υπολογίσετε τον αριθμό των μόρια και τα άτομα σε μια σταγόνα νερού, πρέπει να γνωρίζετε τη χημική φόρμουλα του νερού. Υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου σε κάθε μόριο νερού, κάνοντας τον τύπο Η₂Ο. Έτσι, κάθε μόριο νερού περιέχει 3 άτομα.

Προσδιορίστε τη μοριακή μάζα του νερού. Κάνετε αυτό προσθέτοντας τη μάζα των ατόμων υδρογόνου και των ατόμων οξυγόνου σε ένα γραμμάριο νερού ανατρέχοντας στην ατομική μάζα υδρογόνου και οξυγόνου στο

μάζα νερού = 2 x υδρογόνο μάζας + οξυγόνο μάζας

μαζικό νερό = 2 χ 1.008 + 16

μαζικό νερό = 18,016 g / mol

Με άλλα λόγια, ένα γραμμομόριο νερού έχει μάζα 18.016 γραμμάρια.

Χρησιμοποιήστε την πυκνότητα νερού για να καθορίσετε τη μάζα νερού ανά μονάδα όγκου. ο πυκνότητα νερού στην πραγματικότητα ποικίλλει ανάλογα με τις συνθήκες (το κρύο νερό είναι πυκνότερο. το ζεστό νερό είναι λιγότερο πυκνό), αλλά η τιμή που χρησιμοποιείται συνήθως στους υπολογισμούς είναι 1,00 γραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο (1 g / mL). Με άλλα λόγια, 1 χιλιοστόλιτρο νερού έχει μάζα 1 γραμμάριο. Μια σταγόνα νερού είναι 0,05 mL νερού, οπότε η μάζα του θα είναι 0,05 γραμμάρια.

Ένα γραμμάριο νερού είναι 18,016 γραμμάρια, έτσι σε 0,05 γραμμάρια, σε μία σταγόνα, ο αριθμός των γραμμομορίων είναι:

• γραμμομόρια νερού σε μία σταγόνα = 0,05 γραμμάρια χ (1 γραμμομόριο / 18,016 γραμμάρια)
• γραμμομόρια νερού σε μία σταγόνα = 0,002775 γραμμομόρια

Τέλος, χρησιμοποιήστε Ο αριθμός του Avogadro για τον προσδιορισμό του αριθμού των μορίων σε μια σταγόνα νερού. Ο αριθμός του Avogadro μας λέει ότι υπάρχουν 6.022 x 10²³ μόρια νερού ανά γραμμομόριο νερού. Έτσι, στη συνέχεια υπολογίζουμε πόσα μόρια υπάρχουν σε μια σταγόνα νερού, που προσδιορίσαμε περιέχει 0.002775 moles:

• μόρια σε μια σταγόνα νερού = (6,022 χ 10²³ μόρια / γραμμομόρια) χ 0,002275 γραμμομόρια
• μόρια σε μια σταγόνα νερού = 1,67 x 10²¹ μόρια νερού

Με άλλο τρόπο, υπάρχουν 1,67 μόρια ύδατος sextillion σε μια σταγόνα νερού.

Τώρα, ο αριθμός των ατόμων σε ένα σταγονίδιο νερού είναι 3 φορές ο αριθμός των μορίων:

• άτομα σε μια σταγόνα νερού = 3 άτομα / μόριο x 1,67 x 10²¹ μόρια
• άτομα σε μια σταγόνα νερού = 5,01 χ 10²¹ άτομα

Ή, υπάρχουν περίπου 5 άτομα sextillion σε μια σταγόνα νερού.

Μια ενδιαφέρουσα ερώτηση είναι εάν υπάρχουν περισσότερα άτομα σε μια σταγόνα νερού από ό, τι υπάρχουν σταγόνες νερού στον ωκεανό. Για να καθορίσουμε την απάντηση, χρειαζόμαστε τον όγκο του νερού στους ωκεανούς. Οι πηγές εκτιμούν ότι αυτό κυμαίνεται μεταξύ 1,3 δις³ και 1,5χλμ³. Θα χρησιμοποιήσω την USGS (Γεωλογική Έρευνα Ηνωμένων Πολιτειών) αξίας 1,338 δισ. Χλμ³ για τον υπολογισμό του δείγματος, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όποιο αριθμό επιθυμείτε.

1.338 χλμ³ = 1.338 χ 10²¹ λίτρα θαλάσσιου νερού

Τώρα, η απάντησή σας εξαρτάται από το μέγεθος της πτώσης σας, οπότε διαιρείτε αυτόν τον όγκο με τον όγκο πτώσης (0,05 ml ή 0,005 l ή 5,0 x 10^-5 L είναι ο μέσος όρος) για να πάρετε τον αριθμό των σταγόνων νερού στον ωκεανό.

αριθμός σταγόνων νερού στον ωκεανό = 1.338 x 10²¹ λίτρων συνολικό όγκο / 5,0 χ 10^-5 λίτρα ανά σταγόνα

αριθμός σταγόνων νερού στον ωκεανό = 2.676 x 10²⁶ σταγόνες

Έτσι, υπάρχουν περισσότερες σταγόνες νερού στον ωκεανό από ότι υπάρχουν άτομα σε μια σταγόνα νερού. Πόσες περισσότερες σταγόνες εξαρτώνται κυρίως από το μέγεθος των σταγόνων σας, αλλά υπάρχουν μεταξύ 1.000 και 100.000 επιπλέον σταγόνων νερού στον ωκεανό από τα άτομα σε μια σταγόνα νερού.

Gleick, Ρ.Η. "Πού είναι το νερό της Γης". Διανομή νερού της Γης. Γεωλογική έρευνα των Η.Π.Α., 28 Αυγούστου 2006.