Медь из сульфата меди (II) можно получить гидрометаллургическим методом:
При температуре свыше 337 o C медь взаимодействует с кислородом с образованием оксида меди (II):
Оксид меди (II) растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата меди (II) и воды:
Решение | Запишем уравнения реакций: |
Рассчитаем количество вещества гидроксида меди (II) (осадка) (молярная масса равна 98г/моль):
Определим количество вещества и массу меди (катода) по окончании реакции (молярная масса – 64 г/моль):
Найдем массу меди, осажденной на катоде:
Вычислим массу анода по окончании реакции. Масса анода уменьшилась ровно настолько, насколько увеличилась масса катода:
Источник
Общая характеристика меди
Общее содержание меди в земной коре сравнительно невелико [0,01% (масс.)], однако она чаще чем другие металлы, встречается в самородном состоянии, причем самородки меди достигают значительной величины.
Важнейшими минералами, входящими в состав медных руд, являются: халькозин, или медный блеск Cu2S; халькопирит, или медный колчедан CuFeS2; малахит (CuOH)2CO3.
Чистая медь – тягучий вязкий металл светло-розового цвета (рис. 1), легко прокатываемый в тонкие листы. Она очень хорошо проводит теплоту и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на её поверхности тончайшая пленка оксидов (придающая меди боле темный цвет) служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налетом карбоната гидроксомеди (CuOH)2CO3.
Изотопы меди
Известно, что в природе медь может находиться в виде двух стабильных изотопов 63 Cu (69,1%) и 65 Cu (30,9%). Их массовые числа равны 63 и 65 соответственно. Ядро атома изотопа меди 63 Cu содержит двадцать девять протонов и тридцать четыре нейтрона, а изотоп 65 Cu – столько же протонов и тридцать шесть нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы меди с массовыми числами от 52-х до 80-ти, а также семь изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 67 Cu с периодом полураспада равным 62 часа.
Молярный объем
Выше мы находили количество вещества через молярную массу, но для газов это можно сделать и через молярный объем. Согласно закону Авогадро количество любого газа, равное 1 моль, будет занимать один и тот же объем, если газы рассматриваются при одинаковой температуре и давлении.
При стандартных физических условиях — температуре 0°С и давлении 1 атм или 760 мм ртутного столба, 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Молярный объем — это объем газа, взятого в количестве 1 моль. Он обозначается Vm.
При нормальных условиях Vm = 22,4 л/моль.
Значения молярного и фактического объема газа помогают найти количество вещества.
, где — фактический объем газа, а — молярный объем.
Пример 1
Сколько молей содержится в 120 литрах газа при нормальных условиях?
Рассчитаем по формуле моль.
Ответ: 120 литров любого газа при стандартных условиях содержат 5,36 моль.
Молярная масса меди:
Молярная масса – это характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству.
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol). Исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.
Молярная масса численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро (NA = 6,022 140 76⋅10 23 моль −1 ).
Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой (абсолютной молекулярной массой), выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой.
В свою очередь, молекулярная масса – масса молекулы. Различают абсолютную молекулярную массу (обычно выражается в атомных единицах массы, а. е. м.) и относительную молекулярную массу – безразмерную величину, равную отношению массы молекулы к 1/12 массы атома углерода 12 C.
Молярную массу обозначают M.
Молярная масса меди (M (Cu)) составляет 63,546(3) г/моль.
Необходимо иметь в виду, что молярные массы химических элементов и простых веществ, которые они образуют – не одно и то же. Например, молярная масса кислорода как химического элемента (атома) ≈ 16 г/моль, а вещества (O2) ≈ 32 г/моль.
Источник
Количество вещества
Из предыдущих формул понятно, что молярная масса и количество вещества тесно связаны. Рассмотрим эту связь подробнее. Начнем с того, что количество вещества может обозначаться как латинской буквой , так и греческой буквой (ню). Международное обозначение — , но не стоит удивляться, встретив в формулах любую из этих букв.
В формуле нахождения молярной массы мы обозначили количество вещества через :
, следовательно .
Пользуясь этим, можно найти количество вещества (в молях), если нам известны его абсолютная и молярная масса.
Пример 1
Как определить, какое количество вещества включают 350 г сульфата бария BaSO4?
Воспользуемся формулой .
Мы помним, что M = Mr (значение молярной массы равно значению относительной молекулярной).
Mr(BaSO4) = Ar(Ba) + Ar(S) + Ar(O) · 4 = 137 + 32 + 16 · 4 = 233.
М(BaSO4) = Mr(BaSO4) = 233 г/моль.
Подставим значение молярной массы в формулу:
моль.
Есть и еще одна формула количества вещества, которая позволяет найти его, если известно число молекул или других структурных единиц.
, где — число структурных единиц, — число Авогадро.
Пример 2
Допустим, некий объем CaCO3 содержит 3,01 · 1023 молекул. Как найти количество вещества, соответствующее данному объему?
Воспользуемся формулой моль.
Кратко теория
Молярная масса
(Μ или μ) — масса одного моля вещества в граммах, т.е. сколько весит N = 6,02×10 23 молекул или других частиц (N = NA — число Авогадро). Пример записи: M(H2O) = 18 г/моль
(Относительная) молекулярная масса
(Mr — для молекул и Ar — для атомов) — масса одной молекулы или другой частицы в атомных единицах массы (а.е.м.) или дальтонах (Da). Пример записи: Mr(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1 + 16 = 18 (а.е.м)
1 а.е.м. = mu = 1/12 массы нуклида углерода 12 C = 1,660×10 -24 г, где mu — унифицированная масса При этом mu×NA ≡ 10 -3 Молярная и молекулярная массы численно равны, но имеют разный смысл (и размерность). Масса одной молекулы (в граммах) находится как произведение: mu×Mr = m(молекулы). Тогда связь всех трёх масс
между собой: M = m(молекулы)×NA = mu×Mr×NA.
Таблица атомных масс химических элементов (2 часть):
31 | Галлий | Ga | 69,723(1) а.е.м. (г/моль) |
32 | Германий | Ge | 72,630(8) а.е.м. (г/моль) |
33 | Мышьяк | As | 74,92160(2) а.е.м. (г/моль) |
34 | Селен | Se | 78,96(3) а.е.м. (г/моль) |
35 | Бром | Br | 79,901-79,907 а.е.м. (г/моль) |
36 | Криптон | Kr | 83,798(2) а.е.м. (г/моль) |
37 | Рубидий | Rb | 85,4678(3) а.е.м. (г/моль) |
38 | Стронций | Sr | 87,62(1) а.е.м. (г/моль) |
39 | Иттрий | Y | 88,90585(2) а.е.м. (г/моль) |
40 | Цирконий | Zr | 91,224(2) а.е.м. (г/моль) |
41 | Ниобий | Nb | 92,90638(2) а.е.м. (г/моль) |
42 | Молибден | Mo | 95,96(2) а.е.м. (г/моль) |
43 | Технеций | Tc | 97,9072 а.е.м. (г/моль) |
44 | Рутений | Ru | 101,07(2) а.е.м. (г/моль) |
45 | Родий | Rh | 102,90550(2) а.е.м. (г/моль) |
46 | Палладий | Pd | 106,42(1) а.е.м. (г/моль) |
47 | Серебро | Ag | 107,8682(2) а.е.м. (г/моль) |
48 | Кадмий | Cd | 112,411(8) а.е.м. (г/моль) |
49 | Индий | In | 114,818(1) а.е.м. (г/моль) |
50 | Олово | Sn | 118,710(7) а.е.м. (г/моль) |
51 | Сурьма | Sb | 121,760(1) а.е.м. (г/моль) |
52 | Теллур | Te | 127,60(3) а.е.м. (г/моль) |
53 | Йод | I | 126,90447(3) а.е.м. (г/моль) |
54 | Ксенон | Xe | 131,293(6) а.е.м. (г/моль) |
55 | Цезий | Cs | 132,9054519(2) а.е.м. (г/моль) |
56 | Барий | Ba | 137,327(7) а.е.м. (г/моль) |
57 | Лантан | La | 138,90547(7) а.е.м. (г/моль) |
58 | Церий | Ce | 140,116(1) а.е.м. (г/моль) |
59 | Празеодим | Pr | 140,90765(2) а.е.м. (г/моль) |
60 | Неодим | Nd | 144,242(3) а.е.м. (г/моль) |
Инструкция по использованию калькулятора
Основные характеристики калькулятора:
- Понимает элементы от H до Uuh
- Поддерживает произвольную вложенность лигандов (квадратных и круглых скобок) — например «гипотетическое» вещество Li2[(H2O)2O(CH4[NH3]2)]3[CoSeMg]2
- Включения (типа кристаллогидратов) можно обозначать через: * × ∙ · ⋅ ∗
Калькулятор пока не поддерживает:
- Обозначения сокращений типа Ph, Met, Ac и тому подобные
- Устанавливаемую точность подсчёта массы (до произвольного десятичного знака)
Источник
1. Какую площадь может занять капля оливкового масла объемом 0,02 см3 при расплывании ее на поверхности воды?
2. Определите молярные массы водорода и гелия.
3. Во сколько раз число атомов в углероде массой 12 кг превышает число молекул в кислороде массой 16 кг?
4. Каково количество вещества (в молях), содержащегося в воде массой 1 г?
5. Молярная масса азота равна 0,028 кг/моль. Чему равна масса молекулы азота?
6. Определите число атомов в меди объемом 1 м3. Молярная масса меди М = 0,0635 кг/моль, ее плотность ρ = 9000 кг/м3.
7. Плотность алмаза 3500 кг/м3. Какой объем займут 1022 атомов этого вещества?
8. Под каким давлением находится газ в сосуде, если средний квадрат скорости его молекул v2 = 106 м2/с2, концентрация молекул n = 3 • 1025 м-3, масса каждой молекулы m0 = 5 • 10-26 кг?
9. В колбе объемом 1,2 л содержится 3 •1022 атомов гелия. Чему равна средняя кинетическая энергия каждого атома? Давление газа в колбе 105 Па.
10. Вычислите средний квадрат скорости движения молекул газа, если его масса m = 6 кг, объем V=4,9 м3 и давление р = 200 кПа.
Источник
Что такое моль
Прежде чем говорить о том, как найти молярную массу вещества, определимся с понятием «моль». Его ввели как искусственную величину для упрощения расчетов. Это количество вещества, в котором содержится столько же мельчайших частиц, сколько в 12 г одного из изотопов углерода — C12.
Для всех химических веществ это количество одинаково и представляет собой число Авогадро 6,02 · 1023. Постоянная Авогадро обозначается NA, а измеряется в моль-1.
Число Авогадро — это количество молекул, ионов или других мельчайших частиц в 1 моле вещества.
NA = 6,02 · 1023 моль-1.
Историческая справка
В 1811 году химик Амедео Авогадро предположил, что если взять два равных объема газов в равных значимых условиях (при одинаковой температуре и давлении), то количество молекул в этих объемах тоже будет одинаковым. Опираясь на свою гипотезу, он определил атомные и молекулярные массы многих веществ, а также рассчитал количество атомов в молекулах воды, оксидов азота и т. д. Однако в научных кругах гипотеза Авогадро долго не находила понимания. Общепринятой она стала только в 1860 году.
Атом и молекула меди. Формула меди. Строение атома меди:
Медь (лат. Cuprum) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Cu и атомным номером 29. Расположен в 11-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе первой группы), четвертом периоде периодической системы.
Медь – металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к тяжёлым и цветным металлам.
Как простое вещество медь при нормальных условиях представляет собой пластичный металл золотисто-розового цвета (либо розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Наряду с осмием, цезием и золотом, медь – один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов.
Молекула меди одноатомна.
Химическая формула меди Cu.
Электронная конфигурация атома меди 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома меди равен 745,48 кДж/моль (7,726380(4) эВ).
Строение атома меди. Атом меди состоит из положительно заряженного ядра (+29), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 29 электронов. При этом 28 электронов находятся на внутреннем уровне, а 1 электрон – на внешнем. Поскольку медь расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома меди – на s-орбитали находится один неспаренный электрон. В свою очередь ядро атома меди состоит из 29 протонов и 35 нейтронов.
Радиус атома меди (вычисленный) составляет 145 пм.
Атомная масса атома меди составляет 63,546(3) а. е. м.
Медь с давних пор широко используется человеком.
Таблица атомных масс химических элементов (3 часть):
61 | Прометий | Pm | 144,9127 а.е.м. (г/моль) |
62 | Самарий | Sm | 150,36(2) а.е.м. (г/моль) |
63 | Европий | Eu | 151,964(1) а.е.м. (г/моль) |
64 | Гадолиний | Gd | 157,25(3) а.е.м. (г/моль) |
65 | Тербий | Tb | 158,92535(2) а.е.м. (г/моль) |
66 | Диспрозий | Dy | 162,500(1) а.е.м. (г/моль) |
67 | Гольмий | Ho | 164,93032(2) а.е.м. (г/моль) |
68 | Эрбий | Er | 167,259(3) а.е.м. (г/моль) |
69 | Тулий | Tm | 168,93421(2) а.е.м. (г/моль) |
70 | Иттербий | Yb | 173,045(10) а.е.м. (г/моль) |
71 | Лютеций | Lu | 174,9668(1) а.е.м. (г/моль) |
72 | Гафний | Hf | 178,49(2) а.е.м. (г/моль) |
73 | Тантал | Ta | 180,94788(2) а.е.м. (г/моль) |
74 | Вольфрам | W | 183,84(1) а.е.м. (г/моль) |
75 | Рений | Re | 186,207(1) а.е.м. (г/моль) |
76 | Осмий | Os | 190,23(3) а.е.м. (г/моль) |
77 | Иридий | Ir | 192,217(3) а.е.м. (г/моль) |
78 | Платина | Pt | 195,084(9) а.е.м. (г/моль) |
79 | Золото | Au | 196,966569(4) а.е.м. (г/моль) |
80 | Ртуть | Hg | 200,592(3) а.е.м. (г/моль) |
81 | Таллий | Tl | 204,382-204,385 а.е.м. (г/моль) |
82 | Свинец | Pb | 207,2(1) а.е.м. (г/моль) |
83 | Висмут | Bi | 208,98040(1) а.е.м. (г/моль) |
84 | Полоний | Po | 208,9824 а.е.м. (г/моль) |
85 | Астат | At | 209,9871 а.е.м. (г/моль) |
86 | Радон | Rn | 222,0176 а.е.м. (г/моль) |
87 | Франций | Fr | 223,0197 а.е.м. (г/моль) |
88 | Радий | Ra | 226,0254 а.е.м. (г/моль) |
89 | Актиний | Ac | 227,0278 а.е.м. (г/моль) |
90 | Торий | Th | 232,03806(2) а.е.м. (г/моль) |