Hvor mange molekyler er der i en dråbe vand?

Har du nogensinde undret dig over, hvor mange atomer der er i en dråbe vand, eller hvor mange molekyler der er i en enkelt dråbe? Svaret afhænger af din definition af bind af en dråbe vand. Vanddråber varierer dramatisk i størrelse, så dette startnummer definerer beregningen. Resten af ​​det er en simpel kemiberegning.

Lad os bruge mængden af ​​en vanddråbe, der bruges af det medicinske og videnskabelige samfund. Det accepterede gennemsnitlige volumen af ​​en dråbe vand er nøjagtigt 0,05 ml (20 dråber pr. Ml). Det viser sig, at der er over 1,5 sextillion molekyler i en dråbe vand og mere end 5 sextillion atomer pr. Dråbe.

At beregne antallet af molekyler og atomer i en vanddråbe, skal du kende den kemiske formel for vand. Der er to atomer af hydrogen og et iltatom i hvert vandmolekyle, hvilket frembringer formlen H₂O. Så hvert molekyle af vand indeholder 3 atomer.

Bestemm den molære vandmasse. Gør dette ved at opsætte massen af ​​hydrogenatomer og oxygenatomer i en mol vand ved at slå op atommassen af ​​brint og ilt på

masse vand = 2 x masse brint + masse ilt

masse vand = 2 x 1.008 + 16

masse vand = 18,016 g / mol

Med andre ord har en mol vand en masse på 18,016 gram.

Brug vandtætheden til at bestemme vandmassen pr. Volumenhed. Det vandtæthed varierer faktisk afhængigt af forholdene (koldt vand er tættere; varmt vand er mindre tæt), men den værdi, der typisk bruges til beregninger, er 1,00 gram pr. ml (1 g / ml). Med andre ord, 1 ml vand har en masse på 1 gram. En dråbe vand er 0,05 ml vand, så dens masse ville være 0,05 gram.

En mol vand er 18,016 gram, så i 0,05 gram i en dråbe er antallet af mol:

• mol vand i en dråbe = 0,05 gram x (1 mol / 18,016 gram)
• mol vand i en dråbe = 0,002775 mol

Til sidst brug Avogadros nummer at bestemme antallet af molekyler i en dråbe vand. Avogadros nummer fortæller os, at der er 6.022 x 10²³ molekyler vand pr. mol vand. Så derefter beregner vi, hvor mange molekyler der er i en dråbe vand, som vi bestemte indeholder 0,002775 mol:

• molekyler i en dråbe vand = (6.022 x 10²³ molekyler / mol) x 0,002275 mol
• molekyler i en dråbe vand = 1,67 x 10²¹ vandmolekyler

Sagt på en anden måde, der er der 1,67 sextillion vandmolekyler i en vanddråbe.

Antallet af atomer i en dråbe vand er 3 gange antallet af molekyler:

• atomer i en dråbe vand = 3 atomer / molekyle x 1,67 x 10²¹ molekyler
• atomer i en dråbe vand = 5,01 x 10²¹ atomer

Eller der er ca. 5 sextillion atomer i en dråbe vand.

Et interessant spørgsmål er, om der er flere atomer i en dråbe vand, end der er dråber vand i havet. For at bestemme svaret har vi brug for vandmængden i verdenshavene. Kilder vurderer, at dette er mellem 1,3 milliarder km³ og 1,5 km³. Jeg bruger værdien USGS (United States Geologic Survey) på 1.338 milliarder km³ til prøveberegningen, men du kan bruge det antal, du ønsker.

1.338 km³ = 1,338 x 10²¹ liter havvand

Nu afhænger dit svar af størrelsen på dit dråbe, så du deler dette volumen med dit dråbevolumen (0,05 ml eller 0,00005 L eller 5,0 x 10^-5 L er gennemsnittet) for at få antallet af dråber vand i havet.

antal dråber vand i havet = 1.338 x 10²¹ liter samlet volumen / 5,0 x 10^-5 liter pr. dråbe

antal dråber vand i havet = 2.676 x 10²⁶ dråber

Så der er flere dråber vand i havet end der er atomer i en dråbe vand. Hvor mange flere dråber afhænger hovedsageligt af størrelsen på dine dråber, men der er mellem 1.000 og 100.000 flere dråber vand i havet end atomer i en dråbe vand.

Gleick, P.H. "Hvor er jordens vand." Jordens vandfordeling. U.S. Geological Survey, 28. august 2006.