» » محاسبه تعداد مول های مواد مرکب

مهرگان
 
 
 

محاسبه تعداد مول های مواد مرکب

1 اردیبهشت 1392

مول مواد مرکب


پیش فرض مواد مرکب

در كاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز است. به عنوان مثال در صنايع هوافضا، كاربردهاي زير آبي، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از يك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را فراهم نمايد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك باشند، مقاومت سايشي و uv خوبي داشته باشند و .... از آنجا كه نمي توان ماده‌اي يافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، بايد به دنبال چاره‌اي ديگر بود. كليد اين مشكل، استفاده از كامپوزيتهاست. كامپوزيتها موادي چند جزئي هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنكه اجزاي مختلف، كارايي يكديگر را بهبود مي‌بخشند. اگرچه كامپوزيتهاي طبيعي، فلزي و سراميكي نيز در اين بحث مي‌گنجند، ولي در اينجا ما تنها به كامپوزيتهاي پليمري مي‌پردازيم
در كامپوزيتهاي پليمري حداقل دو جزء مشاهده مي‌شود:
1. فاز تقويت كننده كه درون ماتريس پخش شده است.
2. فاز ماتريس كه فاز ديگر را در بر مي‌گيرد و يك پليمر گرماسخت يا گرمانرم مي‌باشد كه گاهي قبل از سخت شدن آنرا رزين مي‌نامند.
خواص كامپوزيتها به عوامل مختلفي از قبيل نوع مواد تشكيل دهنده و تركيب درصد آنها، شكل و آرايش تقويت كننده و اتصال دو جزء به يكديگر بستگي دارد.از نظر فني، كامپوزيتهاي ليفي، مهمترين نوع كامپوزيتها مي باشند كه خود به دو دستة الياف كوتاه و بلند تقسيم مي‌شوند. الياف مي‌بايست استحكام كششي بسيار بالايي داشته، خواص ليف آن (در قطر كم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نيرو توسط الياف تحمل مي‌شود و ماتريس پليمري در واقع ضمن حفاظت الياف از صدمات فيزيكي و شيميايي، كار انتقال نيرو به الياف را انجام مي‌دهد. ضمناَ ماتريس الياف را به مانند يك چسب كنار هم نگه مي‌دارد و البته گسترش ترك را محدود مي‌كند. مدول ماتريس پليمري بايد از الياف پايينتر باشد و اتصال قوي بين الياف و ماتريس بوجود بياورد. خواص كامپوزيت بستگي زيادي به خواص الياف و پليمر و نيز جهت و طول الياف و كيفيت اتصال رزين و الياف دارد. اگر الياف از يك حدي كه طول بحراني ناميده مي‌شود، كوتاهتر باشند، نمي‌توانند حداكثر نقش تقويت كنندگي خود را ايفا نمايند. اليافي كه در صنعت كامپوزيت استفاده مي‌شوند به دو دسته تقسيم مي‌شوند:
الف)الياف مصنوعي ب)الياف طبيعي.
كارايي كامپوزيتهاي پليمري مهندسي توسط خواص اجزاء آنها تعيين ميشود. اغلب آنها داراي الياف با مدول بالا هستند كه در ماتريسهاي پليمري قرار داده شدهاند و فصل مشترك خوبي نيز بين اين دو جزء وجود دارد.ماتريس پليمري دومين جزء عمده كامپوزيتهاي پليمري است. اين بخش عملكردهاي بسيار مهمي در كامپوزيت دارد. اول اينكه به عنوان يك بايندر يا چسب الياف تقويت كننده را نگه ميدارد. دوم، ماتريس تحت بار اعمالي تغيير شكل ميدهد و تنش را به الياف محكم و سفت منتقل ميكند.
سوم، رفتار پلاستيك ماتريس پليمري، انرژي را جذب كرده، موجب كاهش تمركز تنش ميشود كه در نتيجه، رفتار چقرمگي در شكست را بهبود ميبخشد.تقويت كنندهها معمولا شكننده هستند و رفتار پلاستيك ماتريس ميتواند موجب تغيير مسير تركهاي موازي با الياف شود و موجب جلوگيري از شكست الياف واقع در يك صفحه شود.بحث در مورد مصاديق ماتريسهاي پليمري مورد استفاده دركامپوزيتها به معناي بحث در مورد تمام پلاستيكهاي تجاري موجود ميباشد. در تئوري تمام گرماسختها و گرمانرمها ميتوانند به عنوان ماتريس پليمري استفاده شوند. در عمل، گروههاي مشخصي از پليمرها به لحاظ فني و اقتصادي داراي اهميت هستند.در ميان پليمرهاي گرماسخت پلياستر غير اشباع، وينيل استر، فنل فرمآلدهيد(فنوليك) اپوكسي و رزينهاي پلي ايميد بيشترين كاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهاي متعددي استفاده ميشوند، peek ، پلي پروپيلن و نايلون بيشترين زمينه و اهميت را دارا هستند. همچنين به دليل اهميت زيست محيطي، دراين بخش به رزينهاي داراي منشا طبيعي و تجديدپذير نيز، پرداخته شده است. از الياف متداول در كامپوزيتها مي‌توان به شيشه، كربن و آراميد اشاره نمود. در ميان رزينها نيز، پلي استر، وينيل استر، اپوكسي و فنوليك از اهميت بيشتري برخوردار هستند.


محاسبه تعداد مول های مواد مرکب

مول: یکی از واحدهای شمارشی است. یک مول، مقداری از هر ماده است که تعداد ذرات بنیادی آن (مولکول یا اتم) برابر با تعداد اتم‌های موجود در ۱۲ گرم از کربن-۱۲ است. این تعداد، عدد آووگادرو نامیده شده و برابر است با 6.02205x1023


مول ماده مولکولی
یک مول ، مرکب از عدد آووگادرو واحد مستقل است. یک مول ماده مولکولی مرکب از عدد آووگادرو مولکول و جرمی بر حسب گرم دارد که از لحاظ عددی برابر با وزن مولکولی آن ماده است. مثلا وزن مولکولی H2O برابر 18.02 گرم است، پس مولکول H2O با:


18.02g H2O =1MolH2O =6.02205xa023 مولکول آب H2O

چون یک مولکول آب ، دو اتم H و یک اتم O دارد، یک مول H2O شامل دو اتم H و یک مول اتم O است. با استفاده از تعریف مول ، نوع واحد مستقلی که اندازه گیری می‌شود، باید مشخص باشد. یک مول از اتم‌های H شامل: 6.02205x1023 اتم H و جرم آن ، تا سه رقم با معنی ، 1.01g است، یک مول از مولکولهای H2 شامل 6.02205xa023 مولکول H2 و جرم آن 2.02g است. برای فلوئور :
فلوئور گرم Mol F=6.02205x1023 F=19.0

مولکول فلوئور 1Mol F2=6.02205x1023 F2=38.0g


مول در مواد یونی
وقتی می‌گوییم یک مول(BaCl2) ، به این معنی است که نمونه مورد نظر ما شامل عدد آووگادرو واحد فرمولی است که واحد مستقل آن مشخص است. یک مول BaCl2 جرمی برابر 208.3g دارد که همان وزن فرمولی BaCl2 است. در واقع ، یک مول BaCl2 شامل باریم:


green137.3g= یون 1Mol

208.3g Bacl2= واحد 1Mol

BaCl2=6.02205x1023Cl2

سوالات و محاسبه:

نخست بیایید جرم یک اتم 12C بر حسب گرم محاسبه کنیم:

می دانیم که یک مول از 12C دارای جرم 12.00 گرم است. در هر مول ، 6.022 ×1023اتم وجود دارد؛ پس یک اتم 12C دارای وزن:

12.00 g / 6.022 x 1023 اتم =


1.99 x 10-23 g


در هر اتم خواهد بود.



سوال 1:

یک واحد amu به صورت یک دوازدهم جرم اتم 12C تعریف می شود. حال جرم 1 amu را بر حسب گرم محاسبه کنید.



جواب:

   1.99 x 10-23 g / 12 = 1.66 x 10-24 g    : یک دوازدهم جرم کربن 12          




مول و ماده مرکب:

می دانیم که فرمول یک ماده مرکب، نسبت اتم های عناصر مختلف آن ماده مرکب را نشان می دهد. برای مثال منیزیوم کلراید فرمول MgCl2 دارد؛ یعنی یک اتم منیزیوم و دو اتم کلر در این ماده وجود دارند.

رابطه بین مول و مواد مرکب در شیمی:

سوال 2:

در ترکیب Fe2O3 چند اتم اکسیژن برای هر دو اتم آهن وجود دارد؟

الف) 1.5 ب) 2 ج) 3
واضح است که گزینه ج صحیح است.


عدد زیرنویس می تواند بر اساس مول هم بیان شود. اگر دو اتم کلر برای هر اتم منیزیوم در MgCl2 وجود دارد، پس دو مول از اتم کلر باید برای هر مول از اتم منیزیوم وجود داشته باشد و یا به عبارت دیگر؛ برای هر 12 x 1023 اتم کلر، 6 x 1023 اتم منیزیوم وجود دارد.

سوال 3:
فرمول هیدروکسید باریوم، Ba(OH)2 است. پرانتز نشان دهنده این است که به ازای هر یون باریوم، دو یون هیدروکسید وجود دارد. چند مول اکسیژن برای هر مول باریوم وجود دارد؟


جواب:
می توان پرانتز را به صورت BaO2H2 هم نوشت، یعنی رابطه مولی اتم ها کاملا مشخص می شود. پس جواب 2 مول اکسیژن است.
رابطه بین مول و مواد مرکب در شیمی


جرم مولی:
جرم مولی که همان وزن فرمولی یک ماده مرکب نامیده می شود، جرم یک مول از هر ماده مرکب است و می تواند به راحتی با جمع کردن جرم های اتمی هر عنصر در ماده مرکب به دست بیاید. برای هیدروکسید باریوم، بایستی وزن اتمی باریوم، وزن اتمی اکسیژن(که باید دو بار حساب شود) و وزن اتمی هیدروژن (دو بار حساب شود) با هم جمع کنیم. یعنی:

 137 + (2 x 16) + (2 x 1) = 171 g


پس یک مول از Ba(OH)2 دارای جرم مولی یا وزن فرمولی 171 گرم است.


سوال 4:

چه مقدار هیدروکسید باریوم باید وزن کنیم تا 0.10 مول از این ماده داشته باشیم؟

الف) 17 گرم ب) 34 گرم ج) 171 گرم



جواب:

گزینه الف صحیح است. اگر یک مول از هیدروکسید باریوم، 171 گرم وزن داشته باشد، باید یک دهم از یک مول دارای وزن
0.1 mole x 171 g/mole = 17 g
باشد.


سوال 5:

اگر برای آزمایشی، 5 x 10-3 مول از Cu2O لازم باشد، وزن آن چقدر است؟

5 x 10-3 mole أ—143 g/mole = 0.7 g



رابطه بین مول و مواد مرکب در شیمی:
علاوه بر فرمولی که در مثال های بالا از آن ها استفاده کردیم (این نوع فرمول ها فرمول تجربی نامیده می شوند) چندین فرمول وجود دارند که برای مواد مرکب مولکولی استفاده می شوند. برای مثال فرمول نقطه ای، فرمول مولکولی و ... .

فرمول تجربی، ساده ترین نسبت عدد صحیح تعداد اتم ها (مول های) هر عنصر در ماده مرکب است. فرمول تجربی تنها فرمول مورد استفاده برای ترکیبات یونی است (یعنی مواد مرکبی که شامل یون های باردار هستند).
بنزن که یک ماده مرکب مولکولی جالب است، شامل مولکول هایی است که شش اتم کربن در یک حلقه شش گوشه (هگزاگونال) به هم وصل شده اند. هر کربن دارای یک هیدروژن متصل به خود است.
فرمول ساختاری تعداد اتم های متصل به هم را در یک ماده نشان می دهد. به عنوان مثال بنزن دارای فرمول مولکولی C6H6 است.


سوال 6:

وزن مولکولی بنزن را محاسبه کنید.

6 x 12 + 6 x 1 = 78 g

سوال 7:

78 گرم از بنزن شامل چه تعداد مول مولکول بنزن است؟



الف) 1 مول ب) 6 مول ج) 6×10 23



جواب الف صحیح است.



گاهی اوقات لازم است یک فرمول را برای درصد وزنی تبدیل کنیم. برای مثال، بنزن 92% کربن و 8% هیدروژن است. برای تعیین درصد از فرمول باید ابتدا از فرمول تجربی، جرم مولی را به دست بیاوریم. برای بنزن، جرم مولی 13 گرم است. درصد کربن در 13 گرم خواهد بود:

12 g/13 g x 100 = 92 %

سوال 8:

درصد اکسیژن در اسید استیک که دارای فرمول تجربی CH2O است، جقدر است؟


جواب:

جرم مولی این ماده 30 گرم بر مول است. 16 گرم اکسیژن در این 30 گرم وجود دارد. برای همین درصد اکسیژن در این 30 گرم خواهد بود:

16 g/30 g x 100 = 53%

علمی

<
8 اسفند 1392 10:28

ali

پاسخ
  • گروه کاربری: میهمان
  • تاریخ عوضیت: --
  • وضعيت:
 
خیلی ممنونم

<
29 فروردین 1395 12:57

عزال

پاسخ
  • گروه کاربری: میهمان
  • تاریخ عوضیت: --
  • وضعيت:
 
با سلام

من میخام یه تبدیل واحد انجام بدم گیج شدم، جرم البومین سرم گاوی(BSA) برابر با 69KDa(کیلودالتون) هست میخام تبدیل به گرم کنم یعنی چند گرم بر مول میشه وزنش؟


ارسال نظر

نام:
ایمیل:
متن نظر:
 
برای مشاهده بهتر سایت از مرورگر فایرفاکس ، اُپرا و یا گوگل کروم استفاده نمایید