Stoffeigenschaften

1.Welche physikalischen Größen charakterisieren einen Stoff?

Lösung:

Atom AZX

  • – Protonenzahl (Anzahl der Protonen im Kern, Anzahl der Elektronen in der Hülle, Ordnungszahl des Elements im Periodensystem nach Mendelejew)

  • A – Nukleonenzahl (Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern)

  • N=A−ZN = A - Z – Anzahl der Neutronen im Kern

ma(X) = Ruhemasse des Atoms(ma(612C)=1.9926×10−26 kg)m_a(X) \,=\, \text{Ruhemasse des Atoms} \quad (m_a(^{12}_{6}C) = 1.9926 \times 10^{-26} \, \text{kg})mu=atomare Masseneinheitmu=112ma(612C)=1.6605×10−27 kgm_u = \text{atomare Masseneinheit} \quad m_u = \tfrac{1}{12} m_a(^{12}_{6}C) = 1.6605 \times 10^{-27} \, \text{kg}

Relative Atommasse

Ar=mamuA_r = \frac{m_a}{m

Relative Molekülmasse

Mr=MmmuM_r = \frac{M_m}{m_u}

Stoffmenge nn – charakterisiert einen Stoff anhand der Anzahl der darin enthaltenen Teilchen

n=NNA,[n]=1 moln = \frac{N}{N_A}, \quad [n] = 1 \, \text{mol}

1 mol – die Einheit der Stoffmenge. Ein Mol ist auch die Stoffmenge, die ebenso viele Teilchen enthält, wie Atome in 0.012 kg0.012 \, \text{kg} von 612C{}^{12}_{6}C.

Avogadro-Konstante:

NA=6.022×1023 mol−1(Anzahl der Teilchen in 1 mol Stoff)N_A = 6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1} \quad (\text{Anzahl der Teilchen in 1 mol Stoff})

Molmasse:

M=mn=Mr⋅10−3,[M]=kg.mol−1M = \frac{m}{n} = M_r \cdot 10^{-3}, \quad [M] = \text{kg·mol}^{-1}

Molvolumen:

Vm=Vn,[Vm]=m3⋅mol−1V_m = \frac{V}{n}, \quad [V_m] = \text{m}^3 \cdot \text{mol}^{-1}

 

2.Bestimmen Sie die Ruhemasse der Atome der Elemente H, C, Zn. Wie groß ist die relative Masse von Uran, wenn seine Ruhemasse ma(U) = 3.95·10-25 kg ist. Verwenden Sie Tabellen.

Lösung:

 physics-substance-characteristics-2.gif

Die relative Masse von Uran ist näherungsweise Ar(U) = 238

3.Schätzen Sie die ungefähre Anzahl der Atome in einem Eisen-Gewicht mit der Masse 1 kg. Wie lang wäre eine Linie, wenn all diese Atome dicht aneinandergereiht in einer einzigen Geraden lägen? Der Durchmesser eines Atoms beträgt etwa 10-10 m.

Lösung:

Analyse:

m = 1 kg, d = 10-10 m, mu = 1.66·10-27 kg, Ar(Fe) = 55.847

physics-substance-characteristics-3.gif 

In einem Kilogramm Eisen befinden sich 1025 Atome. Die Länge der von diesen Atomen gebildeten Linie wäre 1012 km. Das ist etwa 6600-mal größer als die Entfernung Erde–Sonne.

4.Bestimmen Sie die Anzahl der in 1 g Kupfer enthaltenen Elektronen. Wie groß ist ihre Gesamtmasse, wenn die Masse eines einzelnen Elektrons 9.1·10-31 kg beträgt?

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5.Finden Sie heraus, ob ein Molekül Salpetersäure HNO3 eine größere Masse hat als ein Molekül Silberoxid Ag2O. Verwenden Sie Tabellen.

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6.Berechnen Sie die Stoffmenge, die 4.82·1024 Wasserstoffatomen entspricht.

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7.Bestimmen Sie die Stoffmenge von Wasser mit dem Volumen 3.6 L.

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8.Prüfen Sie, ob Wasser mit der Stoffmenge 1 mol in einen Zylinder mit dem Volumen 10 cm3 eingefüllt werden kann.

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9.Ein Raum hat die Abmessungen a = 4 m, b = 4 m, c = 3 m. Wie viele Moleküle Luft befinden sich darin? (Mm = 29·10-3 kg·mol-1, ρ = 1.276 kg·m-3)

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10.Von der Oberfläche eines Wassertropfens mit dem Volumen 1 mm3 verdampft in 1 Sekunde Wasser, das etwa 106 Moleküle enthält. In welcher Zeit verdampft der gesamte Tropfen?

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11. Bestimmen Sie die relative Molekülmasse von Kohlendioxid CO2 und die Ruhemasse des CO2-Moleküls. Verwenden Sie Tabellen. (mu = 1.6605·10-27 kg)

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12. Ein geschlossener Behälter im Vakuum enthält gasförmiges Kohlendioxid mit einer Masse von 1.1 kg. Im Durchschnitt entweichen N‘ = 1.5·1020 Moleküle pro Sekunde aus dem Behälter. Nach welcher Zeit werden alle CO2-Moleküle aus dem Behälter entwichen sein?

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13.Berechnen Sie das molare Volumen von Blei.

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14.Der Durchmesser eines Sauerstoffmoleküls O2 beträgt 0.364 nm. Wie lang wäre die Linie, wenn alle Moleküle, die in einem Mol Sauerstoff enthalten sind, dicht nebeneinander angeordnet würden?

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15. Ein Behälter mit einem Volumen von 2 Litern enthält 2.74·1019 Moleküle Chlor Cl2. Berechnen Sie die Moleküldichte NV dieses Gases.

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16.Berechnen Sie die quadratische Mittelgeschwindigkeit vk eines Chlormoleküls Cl2 bei einer Temperatur von 100°C.

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17.Berechnen Sie die mittlere kinetische Energie eines Moleküls eines idealen Gases bei einer Temperatur t = –20°C. (k = 1.38·10-23 J·K-1)

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18.Bestimmen Sie den Durchmesser eines Wassermoleküls H2O.

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19.Eine Probe von Sauerstoff O2 mit einer Masse von 5 kg hat bei einer Temperatur von 0°C und einem Druck von 0.1 MPa ein Volumen von 3.54 m3. Bestimmen Sie das molare Volumen von Sauerstoff.

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20.Berechnen Sie, wie viele Moleküle im Wasserstoff H2 mit der Stoffmenge n1 = 10 mol und in Ölsäure C17H33COOH mit derselben Stoffmenge n2 = 10 mol enthalten sind.

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