Яагаад электрон жинг моль хэмжихэд тохируулж болохгүй гэж

1. Оршил

Цахим жинлүүрийг массын нарийвчлалтай, нарийн хэмжилт хийхэд лаборатори, үйлдвэрүүдэд өргөн ашигладаг. Эдгээр нь хурд, хэрэглэхэд хялбар, өндөр нарийвчлалтай тул уламжлалт механик жинлүүрийг эрс сольсон. Эдгээр жинлүүрийг дээжийн жинг тодорхойлоход түгээмэл ашигладаг бөгөөд энэ нь судлаачдад концентраци, массын хувь, молекулын жин зэрэг янз бүрийн хэмжигдэхүүнийг тооцоолох боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч дэвшилтэт технологитой хэдий ч цахим жинлүүр нь мольыг шууд хэмжихэд хязгаарлалттай тулгардаг. Энэ нийтлэлд электрон жинлүүрийг мольыг нарийвчлалтай хэмжихэд тохируулж болохгүй шалтгааныг авч үзэх болно.

2. Мэнгэний тухай ойлголт

Электрон тэнцвэр яагаад моль хэмжиж чадахгүй байгааг ойлгохоосоо өмнө моль гэдэг ойлголтыг өөрөө ойлгох нь чухал юм. Химийн ухаанд моль гэдэг нь бодисын хэмжээг илэрхийлэхэд ашигладаг нэгж юм. Аливаа бодисын нэг моль нь яг 6.022 × 10^23 нэгж агуулдаг бөгөөд үүнийг Авогадрогийн тогтмол гэж нэрлэдэг. Эдгээр нэгжүүд нь атом, молекул, ион, электрон эсвэл бусад бөөмс байж болно. Моль нь химийн ухааны үндсэн ойлголт бөгөөд эрдэмтдэд урвалыг тоон байдлаар тодорхойлж, оролцсон бодисын харьцааг шинжлэх боломжийг олгодог.

3. Цахим балансын хязгаарлалт

3.1 Мэдрэмж ба нарийвчлал

Цахим жинлүүрийг суналтын хэмжүүр эсвэл бусад орчин үеийн техник ашиглан массыг хэмжих зориулалттай. Эдгээр жинлүүрийг грамм эсвэл бусад уламжлалт нэгжээр шууд жинлэхээр тохируулсан байдаг. Цахим жинлүүрийн мэдрэг чанар, нарийвчлал нь маш өндөр тул жинг хэд хэдэн аравтын орон хүртэл нарийвчлалтай хэмжих боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч мэнгэтэй холбоотойгоор цахим жинлүүр нь төхөөрөмжийн өөрийнх нь онцлогоос шалтгаалан ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг.

Электрон жинлүүр нь мольыг шууд хэмжиж чадахгүй ч массыг ашиглан шууд бусаар моль тооцоолоход тусалдаг. Эрдэмтэд бодисын массыг нарийн тодорхойлж, молийн массыг нь мэдсэнээр дараах томъёог ашиглан мольны тоог тооцоолж чадна.

Молийн тоо = Масс / Молийн масс

3.2 Жин ба молийн массын ялгаа

Электрон жинлүүр нь мольыг шууд хэмжиж чадахгүй байгаагийн гол шалтгаан нь жин ба молийн массын хоорондох үндсэн ялгаа юм. Жин гэдэг нь объект дээр үйлчилдэг таталцлын хүчний хэмжүүр бол молийн масс гэдэг нь бодисын нэг молийн масс юм. Жинийг электрон жинлүүр ашиглан амархан тодорхойлж болох ч молийн массыг зөвхөн жингээс шууд гаргаж авах боломжгүй юм. Энэ нь бодисын талаарх нэмэлт мэдээлэл, тухайлбал түүний химийн томъёо, түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн атомын масс зэрэг мэдээллийг шаарддаг.

4. Мэнгэ тохируулахтай холбоотой бэрхшээлүүд

4.1 Молекулын янз бүрийн бүтэц

Молекулын электрон тэнцвэрийг тохируулахад тулгардаг нэг томоохон бэрхшээл бол бодисууд байж болох молекулын бүтцийн олон янз байдал юм. Молекулын масс нь молекул доторх атомуудын тодорхой зохион байгуулалт болон хослолоос хамаардаг. Өөр өөр бодисууд ижил молийн масстай боловч өөр өөр молекулын бүтэцтэй байж болох бөгөөд энэ нь тэдгээрийн физик шинж чанарт өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг. Молекулын бүтцийн хязгааргүй массивыг харгалзан үздэг тохируулгын систем нь практик бус бөгөөд боломжгүй болдог.

4.2 Стохиометр ба тэгшитгэлүүд

Мэлхийн электрон тэнцвэрийг тохируулахад тулгардаг өөр нэг саад бэрхшээл бол стехиометрийн салбарт оршино. Стохиометр гэдэг нь химийн урвал дахь урвалж бодисууд болон бүтээгдэхүүний хоорондын тоон хамаарлыг хэлнэ. Химийн тэгшитгэлийг тэнцвэржүүлэх нь урвалд орж буй зүйлүүдийн хоорондын эквимоляр хамаарлыг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч стехиометр нь дангаараа электрон тэнцвэрийг ашиглан молийг шууд хэмжихэд шаардлагатай мэдээллийг өгч чадахгүй.

5. Тоон тогтмолуудын үүрэг

5.1 Авогадрогийн тогтмол

Авогадрогийн тогтмол нь бодисын хэмжээг түүний молийн масстай нь холбодог үндсэн тоон тогтмол юм. Энэ нь молийн тооцооллын тулгын чулуу бөгөөд эрдэмтдэд жингийн макроскопийн ертөнцийг атом ба молекулуудын микроскопийн ертөнцтэй холбох боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч Авогадрогийн тогтмол нь молийн тоог зөв тооцоолохын тулд мэдэж, бусад хэмжилтүүдтэй хамт ашиглах шаардлагатай утга юм.

5.2 Атомын жин

Молийн хэмжээг нарийн хэмжих нь тодорхой химийн элементийн атомуудын дундаж харьцангуй масс болох атомын жингээс хамаарна. Атомын жин нь молийн массын тооцоо болон дараа нь молийн хэмжээг тодорхойлоход чухал хүчин зүйл болдог. Гэсэн хэдий ч атомын жинг электрон жинг ашиглан шууд олж авах боломжгүй бөгөөд янз бүрийн аргыг ашиглан нарийн туршилтын тодорхойлолт шаарддаг.

6. Дүгнэлт

Эцэст нь хэлэхэд, электрон жинлүүр нь лаборатори, үйлдвэрүүдэд нарийн массын хэмжилтийг хувьсгал хийсэн ч мольыг шууд хэмжихэд төрөлхийн хязгаарлалттай тулгардаг. Моль гэдэг ойлголт нь молийн масс болон молекулын бүтцээс хамааралтай тул энгийн тохируулгаар даван туулах боломжгүй бэрхшээлүүдийг бий болгодог. Макроскопийн жингийн хэмжилтийг моль зэрэг микроскопийн хэмжигдэхүүнтэй уялдуулан нягт нямбай тооцооллыг хөнгөвчлөхийн тулд тоон тогтмол болон нэмэлт өгөгдлийг ашиглах шаардлагатай болдог. Эдгээр хязгаарлалтуудыг үл харгалзан электрон жинлүүр нь шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн олон тооны хэрэглээнд үнэлж баршгүй хэрэгсэл хэвээр байгаа бөгөөд мэдлэг, инновацийг хөгжүүлэх боломжийг олгодог.

Ашигласан материал:

- Аткинс, П., & Жонс, Л. (2008). Химийн зарчим: Ухаан олох эрэл хайгуул. Макмиллан Дээд Боловсрол.

- Чанг, Р. (2010). Хими. МакГроу-Хиллийн Боловсрол.