Jak obliczyć liczbę atomów w związku chemicznym?

Aby obliczyć liczbę atomów danego pierwiastka w próbce związku, podziel masę próbki przez masę molową związku, pomnóż wynik przez liczbę Avogadra, a następnie przez liczbę atomów tego pierwiastka w jednej cząsteczce.

Wzór na liczbę atomów w związku

Ogólny wzór ma postać:

N_atomów = (m / M) · N_A · a

gdzie a oznacza liczbę atomów wybranego pierwiastka w jednej cząsteczce związku. Liczba Avogadra wynosi N_A = 6,022 · 10²³ mol⁻¹. Najpierw otrzymujesz więc liczbę cząsteczek związku, a dopiero potem liczbę atomów konkretnego pierwiastka.

Jak przebiegają obliczenia?

Masa próbki nie przechodzi bezpośrednio w liczbę atomów. Obliczenie przebiega przez liczbę moli i liczbę cząsteczek. Kolejne etapy są następujące:

• Wyznacz masę molową związku – pomnóż masę atomową każdego pierwiastka przez jego indeks we wzorze i dodaj otrzymane wartości.
• Oblicz liczbę moli – zastosuj wzór n = m / M.
• Oblicz liczbę cząsteczek – pomnóż liczbę moli przez N_A, czyli N = n · N_A.
• Oblicz liczbę atomów wybranego pierwiastka – pomnóż liczbę cząsteczek przez jego indeks we wzorze chemicznym.

Na przykład we wzorze H₂O każda cząsteczka zawiera dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Liczba cząsteczek wody nie jest więc jeszcze liczbą atomów wodoru. Aby ją otrzymać, trzeba wykonać dodatkowe mnożenie przez 2.

Przykład – liczba atomów w 18 g wody

Obliczmy liczbę atomów wodoru i tlenu w próbce zawierającej 18 g H₂O. Przyjmujemy masy atomowe H = 1 g/mol i O = 16 g/mol.

1. Oblicz masę molową wody – M(H₂O) = 2 · 1 g/mol + 16 g/mol = 18 g/mol.
2. Oblicz liczbę moli – n = 18 g / 18 g/mol = 1 mol.
3. Oblicz liczbę cząsteczek wody – N = 1 mol · 6,022 · 10²³ mol⁻¹ = 6,022 · 10²³ cząsteczek.
4. Oblicz liczbę atomów wodoru – każda cząsteczka zawiera 2 atomy H, więc N(H) = 2 · 6,022 · 10²³ = 1,2044 · 10²⁴ atomów.
5. Oblicz liczbę atomów tlenu – każda cząsteczka zawiera 1 atom O, więc N(O) = 6,022 · 10²³ atomów.

W tej samej próbce znajduje się zatem 6,022 · 10²³ cząsteczek wody, 1,2044 · 10²⁴ atomów wodoru oraz 6,022 · 10²³ atomów tlenu.

O czym pamiętać podczas obliczeń?

Masa próbki powinna być podana w gramach, a masa molowa w gramach na mol. Dzięki temu iloraz m / M otrzymasz w molach. Zwróć też uwagę na indeksy we wzorze chemicznym. Pominięcie indeksu, tak jak potraktowanie H₂O jako związku zawierającego jeden atom wodoru w cząsteczce, prowadzi do błędnego wyniku. Zaokrąglaj rezultat zgodnie z dokładnością danych użytych w zadaniu.