هل تساءلت يومًا عن عدد الذرات الموجودة في قطرة ماء أو عدد الجزيئات الموجودة في قطرة واحدة؟ تعتمد الإجابة على تعريفك لحجم قطرة الماء. تختلف قطرات الماء بشكل كبير في الحجم ، لذلك يحدد رقم البداية هذا الحساب. ما تبقى منه هو حساب الكيمياء بسيط.

دعنا نستخدم حجم قطرة الماء التي يستخدمها المجتمع الطبي والعلمي. الحجم المتوسط ​​المقبول لقطرة الماء هو بالضبط 0.05 مل (20 قطرة لكل مليلتر). اتضح أن هناك أكثر من 1.5 جزيء سيكستيليون في قطرة ماء وأكثر من 5 ذرات سيكستيليون لكل قطرة.

الصيغة الكيميائية للمياه

لحساب عدد الجزيئات والذرات في قطرة ماء ، تحتاج إلى معرفة الصيغة الكيميائية للمياه. هناك ذرتان من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين في كل جزيء ماء ، مما يجعل الصيغة H2O. لذلك ، يحتوي كل جزيء من الماء على 3 ذرات.

الكتلة المولية للمياه

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

• الماء الشامل = 2 × كتلة الهيدروجين + الأكسجين الشامل
• الماء الشامل = 2 × 1.008 + 16
• الماء الجماعي = 18.016 جم / مول

بمعنى آخر ، يحتوي جزيء الماء على كتلة 18.016 جرام.

كثافة الماء

استخدم كثافة الماء لتحديد كتلة الماء لكل وحدة حجم. تختلف كثافة الماء فعليًا حسب الظروف (الماء البارد كثيف ؛ الماء الدافئ أقل كثافة) ، لكن القيمة المستخدمة عادة في الحسابات هي 1.00 جرام لكل مليلتر (1 جم / مل). وبعبارة أخرى ، 1 ملليلتر من الماء لديه كتلة من 1 غرام. قطر الماء هو 0.05 مل من الماء ، وبالتالي فإن كتلته ستكون 0.05 جرام.

يبلغ جزيء الماء 18.016 جرامًا ، لذلك في 0.05 جرام ، في قطرة واحدة ،

 يكون عدد الشامات:

• مولات الماء في قطرة واحدة = 0.05 جرام × (1 مول / 18.016 جرام)
• مولات الماء في قطرة واحدة = 0.002775 مول

باستخدام رقم أفوجادرو- Avogrado
أخيرًا ، استخدم رقم Avogadro لتحديد عدد الجزيئات في قطرة ماء. يخبرنا رقم Avogadro أن هناك 6.022 x 1023 جزيء ماء لكل مول من الماء. لذلك ، نحسب بعد ذلك عدد الجزيئات الموجودة في قطرة ماء ، والتي حددناها تحتوي على 0.002775 مول:

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

بعبارة أخرى ، هناك 1.67 جزيء ماء في قطرة ماء.
الآن ،
 عدد الذرات في قطرة الماء هو 3x عدد الجزيئات:

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

أو ، هناك حوالي 5 ذرات سكستليون في قطرة ماء.

ذرات في قطرة ماء مقابل قطرات في المحيط

أحد الأسئلة المثيرة للاهتمام هو ما إذا كانت هناك ذرات في قطرة ماء أكبر من وجود قطرات ماء في المحيط. لتحديد الإجابة ، نحن بحاجة إلى حجم الماء في المحيطات. تقدر المصادر أن هذا يتراوح بين 1.3 مليار كم 3 و 1.5 كم 3. سأستخدم قيمة USGS (المسح الجيولوجي) البالغة 1.338 مليار كم 3 لحساب العينة ، ولكن يمكنك استخدام الرقم الذي تريده.

1.338 كم 3 = 1.338 × 1021 لتر من مياه البحر

الآن ، تعتمد إجابتك على حجم قطرتك ، لذا يمكنك تقسيم هذا الحجم على حجم الإسقاط (0.05 مل أو 0.00005 لتر أو 5.0 × 10-5 لتر هو المتوسط) للحصول على عدد قطرات الماء في المحيط.

• عدد قطرات الماء في المحيط = 1.338 × 1021 لتر الحجم الكلي / 5.0 × 10-5 لتر لكل قطرة
• عدد قطرات الماء في المحيط = 2.676 × 1026 قطرات

لذلك ، يوجد عدد أكبر من قطرات الماء في المحيط أكثر من الذرات الموجودة في قطرة ماء. يعتمد عدد القطرات الإضافية بشكل رئيسي على حجم قطراتك ، ولكن هناك ما بين 1000 و 100000 قطرة ماء في المحيط أكثر من الذرات في قطرة ماء.