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La masse molaire de toute substance solide, liquide ou gazeuse est le nombre de grammes de la substance sous sa forme moléculaire (molaire) qui contient 6.0221367 X e ^ 23 atomes de la substance (nombre d'Avogadros). En effet, la masse d'une substance dépend du poids moléculaire de la substance, qui est déterminé par le nombre de protons et de neutrons dans le noyau de l'atome. Par conséquent, la masse molaire d'une substance telle que l'air dépend de la somme de toutes les fractions volumiques de chaque composant moléculaire multipliées par leur poids moléculaire individuel.
Déterminez les principaux éléments gazeux qui composent l’air et leurs fractions volumétriques moyennes comprenant l’air (où l’air équivaut à 1 unité volumétrique). Par ordre de grandeur, l'azote représente 78,09% de l'air et sa fraction volumétrique est donc 0,7809. L'oxygène comprenant 20,95% d'air, sa fraction volumétrique est donc 0,2095. L'argon comprend 0,933% ou une fraction de 0,00933. Le dioxyde de carbone comprend 0,03%, ou une fraction de 0,0003. Les quatre autres suivent les autres, dont la fraction est trop petite pour affecter le calcul de la masse molaire: Néon 0,000018; hélium 0,000005; krypton 0,000001, hydrogène 0,0000005 et xénon 0,09 X 10 ^ -6.
(En passant, la plupart de l'hydrogène dans le monde est combiné à de l'oxygène pour former de l'eau).
Multipliez chaque fraction correspondant à un composant fois son poids moléculaire (en gardant à l'esprit que les molécules d'azote et d'oxygène contiennent deux atomes lorsqu'elles sont dans l'air, leurs poids respectifs 14.007 et 16 doivent donc être multipliés par 2 pour donner des poids moléculaires de 28.014 et 32). .
Azote: 28,014 x 0,7809 = 21,876 oxygène: 32 x 0,2095 = 6,704 argon: 39,94 x 0,00933 = 0,3726 dioxyde de carbone: 44,01 x 0,0003 = 0,013 néon: 20,18 x 0,000018 = 3,6324 x 10 ^ -4 hélium: 4,00 x 0,00005 = 2,0 x ^ -5 Krypton: 83,8 X 0,000001 = 8,38 X 10 ^ -5 Hydrogène 2,02 X 0,0000005 = 1,01 X 10 ^ -6 Xénon: 131,29 X 0,09 X 10 -6 = 1,18 X 10 ^ -5
Ajouter toutes les fractions de poids moléculaire pour obtenir une masse molaire d’air de 28,9656. Ce chiffre signifie qu'une mole ou une mesure moléculaire de l'air contenant 6,0221367 X e ^ 23 molécules de gaz pèse 28,9656 grammes dans des conditions atmosphériques standard de 60 degrés Fahrenheit et de 14,696 livres absolus (psia). Il occuperait 22,4 litres ou 22,4 / 28,3168 litres / pied cube = 0,7910 pieds cubes.