كم عدد الجزيئات في قطرة ماء؟

هل تساءلت يومًا عن عدد الذرات الموجودة في قطرة ماء أو عدد الجزيئات الموجودة في قطرة واحدة؟ الجواب يعتمد على تعريفك لل الصوت لقطرة ماء. تختلف قطرات الماء بشكل كبير في الحجم ، لذلك يحدد رقم البداية هذا الحساب. والباقي عبارة عن حساب كيميائي بسيط.

دعونا نستخدم حجم قطرة الماء التي يستخدمها المجتمع الطبي والعلمي. يبلغ متوسط ​​حجم قطرة الماء المقبول 0.05 مل (20 نقطة لكل مليلتر). وتبين أن هناك أكثر من 1.5 جزيء سكسيليون في قطرة ماء وأكثر من 5 سكسيليون ذرة لكل قطرة.

لحساب عدد جزيئات والذرات في قطرة ماء ، تحتاج إلى معرفة الصيغة الكيميائية للماء. هناك ذرتان من الهيدروجين وذرة أكسجين في كل جزيء ماء ، مما يجعل الصيغة H₂سين. لذا ، يحتوي كل جزيء من الماء على 3 ذرات.

تحديد الكتلة المولية للماء. قم بذلك عن طريق إضافة كتلة ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين في مول من الماء عن طريق البحث عن الكتلة الذرية للهيدروجين والأكسجين على الجدول الدوري. تبلغ كتلة الهيدروجين 1.008 جم / مول وكتلة الأكسجين 16.00 جم / مول ، لذا يمكن حساب كتلة مول من الماء على النحو التالي:

كتلة الماء = 2 × كتلة الهيدروجين + كتلة الأكسجين

الماء الشامل = 2 × 1.008 + 16

الماء الكتلي = 18.016 جم / مول

وبعبارة أخرى ، تبلغ كتلة مول واحد من الماء 18.016 جرامًا.

استخدم كثافة الماء لتحديد كتلة الماء لكل وحدة حجم. ال كثافة الماء في الواقع يختلف باختلاف الظروف (الماء البارد أكثر كثافة ؛ الماء الدافئ أقل كثافة) ، لكن القيمة المستخدمة عادةً في الحسابات هي 1.00 جرام لكل مليلتر (1 جم / مل). وبعبارة أخرى ، فإن 1 مل من الماء له كتلة 1 جرام. قطرة الماء هي 0.05 مل من الماء ، وبالتالي تكون كتلته 0.05 جرام.

واحد مول من الماء هو 18.016 جرام ، لذلك في 0.05 جرامًا ، في قطرة واحدة ، يكون عدد الشامات:

• مولات الماء في قطرة واحدة = 0.05 جرام × (مول واحد / 18.016 جرامًا)
• شامات الماء في نقطة واحدة = 0.002775 شامة

أخيرا ، استخدم رقم أفوجادرو لتحديد عدد الجزيئات في قطرة ماء. يخبرنا رقم Avogadro أن هناك 6.022 × 10²³ جزيئات الماء لكل مول من الماء. لذا ، بعد ذلك نحسب عدد الجزيئات الموجودة في قطرة ماء ، والتي حددنا أنها تحتوي على 0.002775 شامة:

• جزيئات في قطرة ماء = (6.022 × 10²³ جزيئات / مول) × 0.002275 مول
• جزيئات في قطرة ماء = 1.67 × 10²¹ جزيئات الماء

ضع طريقة أخرى ، هناك 1.67 sextillion جزيئات الماء في قطرة ماء.

الآن ، عدد الذرات في قطرة ماء هو 3 أضعاف عدد الجزيئات:

• ذرات في قطرة ماء = 3 ذرات / جزيء × 1.67 × 10²¹ جزيئات
• ذرات في قطرة ماء = 5.01 × 10²¹ ذرات

أو هناك حوالي 5 سكستليون ذرة في قطرة ماء.

أحد الأسئلة المثيرة للاهتمام هو ما إذا كان هناك ذرات في قطرة ماء أكثر من قطرات الماء في المحيط. لتحديد الإجابة ، نحتاج إلى حجم المياه في المحيطات. وتقدر المصادر أن هذا يتراوح بين 1.3 مليار كيلومتر³ و 1.5 كم³. سأستخدم قيمة USGS (المسح الجيولوجي للولايات المتحدة) البالغة 1.338 مليار كيلومتر³ لحساب العينة ، ولكن يمكنك استخدام أي عدد تريده.

1.338 كم³ = 1.338 × 10²¹ لتر من مياه البحر

الآن ، تعتمد إجابتك على حجم القطرة ، لذا تقسم هذا الحجم على حجم القطرة (0.05 مل أو 0.00005 لتر أو 5.0 × 10^-5 L هو المتوسط) للحصول على عدد قطرات الماء في المحيط.

عدد قطرات الماء في المحيط = 1.338 × 10²¹ الحجم الإجمالي لتر / 5.0 × 10^-5 لتر لكل قطرة

عدد قطرات الماء في المحيط = 2.676 × 10²⁶ قطرات

لذا ، هناك قطرات من الماء في المحيط أكثر من الذرات في قطرة ماء. يعتمد عدد القطرات بشكل أساسي على حجم قطراتك ، ولكن هناك بين 1،000 و 100،000 قطرات من الماء في المحيط أكثر من الذرات في قطرة ماء.

جليك ، PH "أين هي مياه الأرض." توزيع المياه على الأرض. المسح الجيولوجي الأمريكي ، 28 أغسطس 2006.