Тема : строение вещества и спектроскопия 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Тема : строение вещества и спектроскопия



 

501. Вычислить дипольный момент молекулы диэтилового эфира по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости er и плотности r от температуры Т:

Т        
r, г/см3 0.725 0.720 0.714 0.705
er 4.60 4.45 4.35 4.18

502. Вычислить дипольный момент молекулы хлористого этила по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости er и плотности r от температуры Т:

Т        
r, г/см3 0.904 0.898 0.890 0.883
er 7.64 6.94 6.34 5.70

503. Вычислить дипольный момент и деформационную поляризуемость молекулы бромбензола по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости er и плотности r от температуры Т:

Т, К        
r, г/см3 1.507 1.501 1.493 1.483
er 5.88 5.62 5.42 5.22

504. Вычислить дипольный момент молекулы пропанола-1 по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости er и плотности r от температуры Т:

Т, К        
r, г/см3 0.810 0.806 0.804 0.798
er 40.8 29.6 23.2 18.3

505. Вычислить дипольный момент молекулы пентанола-1 по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости er и плотности r от температуры Т:

Т, К        
r, г/см3 0.824 0.820 0.817 0.815
er 21.1 18.1 16.1 14.2

506-510. Известно, что молярная рефракция жидкости приблизительно равна её молярному объёму. На основании этого вычислить радиус молекулы вещества (растворителя), исходя из плотности r и показателя преломления света n, указанных ниже для соответствующего номера задачи и приняв, что молекула имеет сферическую форму.

задача растворитель r, г/см3 n
  н-гексан, С6Н14 0.725 1.3802
  этилацетат С4Н8О2 0.913 1.3798
  н-бутанол С4Н10О 0.816 1.4029
  ацетон С3Н6О 0.797 1.3616
  н-пропанол С3Н8О 0.810 1.3886

511-516. Вычислить момент инерции, вращательную постоянную (в Дж), приведенную массу, межъядерное расстояние, и энергию вращения на квантовом уровне с j = 5 для двухатомной молекулы, зная разность волновых чисел Dñ соседних линий поглощения микроволнового спектра, как указано в таблице ниже для соответствующего номера задачи.

задача            
молекула 2Н35Сl 3Н35Сl 1Н37Сl 2Н37Сl 3Н37Сl 1Н39Br
Dñ, м–1            

517-521. В таблице ниже, для соответствующего номера задачи, указаны волновые числа основного тона ñ1 и первого обертона ñ2 колебательного спектра двухатомного газа. Определить по ним волновое число собственных колебаний, коэффициент ангармоничности, максимальное квантовое число и энергию диссоциации D одного моля данного вещества.

задача молекула 1, см–1 2 , см–1
  2Н35Cl    
  3Н35Cl    
  1Н37Cl    
  2Н37Cl    
  3Н79Br    

 

 

Приложение 1. Единицы измерения физических величин

 

Физическая величина – это произведение численной величины (числа) и единицы измерения. В СИ (официальное название: Le Système International d'Unités) определены семь основных независимых единиц измерения и две дополнительные (табл. 1.1). Все остальные физические величины выводятся из основных с помощью умножения или деления в соответствии с физическими законами (формулами). Например, линейная скорость движения определяется уравнением v = dl/d t. Она имеет размерность (длина/время) и единицу измерения СИ (производную от основных единиц СИ) м/с. Некоторые из производных единиц имеют собственные наименования и обозначения (табл. 1.2).

 

Табл. 1.1 Основные и дополнительные единицы СИ

 

величина наименование обозначение
основные единицы
длина метр м
масса килограмм кг
время секунда с
количество вещества* моль моль
температура термодинамическая кельвин К
сила электрического тока ампер А
сила света кандела кд
дополнительные единицы
плоский угол радиан рад
телесный угол стерадиан ср

* определение СИ: " Моль – это количество вещества, в котором содержится столько названных единиц, сколько содержится атомов в 0.012 кг изотопа 12С. " Можно сказать иначе, моль – это количество вещества, в котором содержится N A (число Авогадро) единиц вещества, которые должны быть ясно указаны. Например, в качестве единиц вещества могут рассматриваться формульные единицы AlCl3, 1/3AlCl3, комплексы (СН3СООН)2, ионы, электроны и т.д.

 

 

Табл. 1.2 Некоторые производные единицы СИ, имеющие собственные наименования (не включены те, что имеют отношение к магнитному полю и радиационной активности)

 

величина единица СИ выражение через другие ед. СИ
  наименование обозначение основные другие производные
эл. потенциал, ЭДС, напряжение, вольт В кг×м2/(А×с3) Дж/Кл; Вт/А
мощность ватт Вт м2×кг/с3 Дж/с
частота герц Гц с–1  
энергия, работа, кол-во теплоты джоуль Дж кг×м22 Н·м, Па·м3 , Кл·В
кол-во электричества кулон Кл с×А Дж/В
сила ньютон Н кг×м/с2 Дж/м; Па×м2 ; Кл×В/м
эл. сопротивление ом Ом кг×м2/(А2×с3) В/А
давление паскаль Па кг/(м×с2) Н/м2; Дж/м3
эл. проводимость сименс См А2×с3/(кг×м2) А/В; Ом–1; Ф/с
эл. ёмкость фарад Ф А2×с4/(кг×м2) Кл/В; Кл2/Дж; Дж/В2

Для удобного обращения с большими или малыми численными значениями, в СИ применяются стандартные десятичные приставки, определяющие кратные и дольные десятичные производные единиц измерения. (Наиболее употребимые из них перечислены в табл. 1.3). Например, 1 нанометр (обозначается 1 нм) означает 10–9 долю метра, то есть 1 нм = 10–9 м. 1 миллипаскаль (1 мПа) означает 10–3 паскаля. Основная единица массы “килограмм” уже имеет приставку кило-. В этом случае любые другие десятичные производные образуются от десятичной производной “грамм”. Например, 1 миллиграмм, 1 мг, означает 10–3 г или 10–6 кг. (Грамм является основной единицей массы в СГС и десятичной дольной единицей СИ). Если над единицей измерения с десятичной приставкой производится математическое действие, например возведение в степень, то действие относится ко всему обозначению. Например, 1 дм3 означает 1 (дм)3, но не 1 д(м)3.

 

Табл. 1.3 Некоторые десятичные (дольные и кратные) приставки к единицам СИ

множитель приставка обозначение множитель приставка обозначение
10–1 деци- д   дека- да
10–2 санти- с 102 гекто- г
10–3 милли- м 103 кило- к
10–6 микро- мк 106 мега- М
10–9 нано- н 109 гига- Г
10–12 пико- п 1012 тера- Т

 

Произведение двух разных единиц может быть записано тремя следующими способами (на примере вязкости): Па×с, Па·с, Па с (с пробелом между множителями). Отношение двух единиц может быть записано либо через дробь (например, Н/м), либо как произведение тремя способами: Н×м–1, Н·м–1 и Н м–1. Отношение трёх и более единиц измерения должно записываться в соответствии с обычными правилами математики (не допускается применение трёхэтажных дробей, знаменатель должен быть ясно определён, при необходимости с применением скобок).

СИ является рекомендуемой и наиболее удобной системой единиц в теоретических вычислениях и в коммуникациях (передаче информации) в области точных наук. Однако в практике экспериментальных измерений часто применяются другие единицы. Например, при исследованиях с использованием высоких давлений удобно применять единицу измерения “бар”, а при использовании вакуума – “миллиметр ртутного столба” (аналогично тому, как при исчислении возраста человека используются не секунды или гигасекунды, а годы, тогда как для аналогичных целей в социальной истории применяются столетия). По определениям СИ, некоторые из таких единиц допускаются для “временного” применения, и применяются фактически (см. табл. 1.4). Многие единицы из прошлой практики не рекомендованы к применению и, фактически, редко применяются в современных измерениях, однако их так же полезно знать, так как многие источники информации (энциклопедии, справочники и другие публикации) используют их. Важнейшие из таких единиц перечислены в табл. 1.5.

Для перевода физических величин из одних единиц измерения в другие следует помнить определение: физическая величина – это произведение числа и единицы измерения. Рекомендуется понимать это определение буквально и обращаться с физическими величинами по обычным правилам математики. Примеры перевода единиц измерения даны ниже.

 

Табл. 1.4 Единицы, не входящие в СИ, но используемые наряду с единицам СИ

 

величина наименование обозначение перевод в СИ
время минута мин 60 с
  час ч или час 3600 с
  сутки сут 86400 с
давление бар бар 105 Па
длина ангстрём Å 10–10 м, 0.1 нм
масса атомная единица массы а.е.м. 1.66054×10–27 кг
  дальтон Da 1.66054×10–27 кг
  тонна т 103 кг
объём литр л 10–3 м3, 1 дм3
  миллилитр мл 10–6 м3, 1 см3
температура Цельсия градус °С (J + 273.15) K
угол плоский градус ° (p/180) рад
  минута ¢ (p/10800) рад
  секунда ² (p/648000) рад
энергия электрон-вольт эВ 1.60219×10–19 Дж

 

Табл. 1.5 Некоторые единицы измерения, применявшиеся в физической химии в прошлой практике, и не входящие в СИ

 

величина наименование обозначение перевод в СИ
сила дина дин 10–5 Н
энергия, работа, количество теплоты эрг эрг 10–7 Дж
  калория кал 4.1868 Дж
вязкость пуаз Пз 0.1 Па×с
  сантипуаз сПз 10–3 Па×с, 1 мПа×с
длина микрон мк 10–6 м, 1 мкм
давление атмосфера физич. атм 101325 Па
  миллиметр ртутного столба мм рт. ст. 133.322 Па
  торр торр 133.322 Па
дипольный момент дебай Д 3.33564·10–30 Кл·м

 

Пример 1. Вычислить, сколько метров содержится в 2 дм.

Представим длину l = 2 дм как l = 2×дм (хотя такая запись не принята). Обратившись к табл. 1.3 узнаем, что приставка "д" означается деци-, множитель 10–1 (или 0.1) к метру. Поэтому запишем l = 2×дм = 2×(10–1×м) = 2×10–1×м = 0.2×м. Таким образом, 2 дм = 0.2 м (в двух дециметрах содержится 0.2 м).

Пример 2. Вычислить, сколько м3 содержится в 2 дм3.

Представим объём V = 2 дм3 как V = 2×дм3. Так как приставка деци- означает множитель 10–1, можно записать 2×дм3 = 2×(10–1×м)3 = 2×10–3×м3 = 0.002×м3. То есть, 2 дм3 = 0.002 м3 (в 2 дм3 содержится 0.002 м3).

Пример 3. Дана концентрация 2 ммоль/дм3. Выразить её в моль/м3.

Так как приставка "м" (милли-) означает множитель 10–3, а "д" (деци-) означает множитель 10–1 (табл. 1.3), сделаем следующие выкладки:

2 ммоль/дм3 = = = =

Таким образом, 2 ммоль/дм3 = 2 моль/м3.

Пример 4. Выразить давление р = 2 кПа в атмосферах.

Из табл. 1.5 следует, что 1 атм = 101325 Па, а из табл. 1.3 – что приставка "к" (кило-) означает множитель 103. Таким образом, р = 2×кПа = 2×103×Па, то есть р = 2×103 Па. Разделив обе части уравнения (1×атм = 101325×Па) на 101325, найдем 1×Па = 9.8692×10–6×атм. Подставим эту величину в уравнение для р:

 

р = 2×103×Па = 2×103×(1×Па) = 2×103 ×(9.8692×10–6×атм) = 1.9738×10–2 атм.

 

 

Приложение 2. Уравнения физической химии

 

В этом разделе приводятся основные уравнения физической химии. Этот список охватывает не все уравнения, входящие в программу, но только те, знание которых требуется для решения контрольных задач.

Необходимость этого списка объясняется тем, что в доступных студенту учебных пособиях уравнения могут записываться в разных формах и с разной терминологией, что может быть причиной неправильного решения задач или непонимания их условий.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-09; просмотров: 709; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.229.62.45 (0.035 с.)