Дано:
- Масса водорода = 100 мг = 0,1 г
- Энергия ионизации атома водорода = 13,6 эВ
- 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж
Найти:
Количество энергии, необходимое для превращения в катионы всех атомов водорода в 100 мг.
Решение:
1. Найдем количество молей водорода в 0,1 г:
Молярная масса водорода (H2) = 2 г/моль
Количество молей H2 = масса / молярная масса
Количество молей H2 = 0,1 г / 2 г/моль = 0,05 моль
2. В одной молекуле водорода содержится 2 атома водорода (H). Значит, количество атомов водорода в 0,05 моль:
Количество атомов H = количество молей * Авогадро (NA)
NA = 6,022 * 10^23 атомов/моль
Количество атомов H = 0,05 моль * 6,022 * 10^23 атомов/моль = 3,011 * 10^22 атомов
3. Теперь найдем общее количество энергии, необходимое для ионизации всех атомов водорода. Для этого сначала переведем энергию ионизации из электронвольт в джоули:
Энергия ионизации в джоулях = 13,6 эВ * 1,6 * 10^-19 Дж/эВ = 2,176 * 10^-18 Дж
4. Общее количество энергии для ионизации всех атомов водорода:
Общая энергия = количество атомов * энергия ионизации
Общая энергия = 3,011 * 10^22 атомов * 2,176 * 10^-18 Дж/атом = 6,56 * 10^4 Дж
Ответ:
Для превращения в катионы всех атомов водорода в порции газообразного водорода массой 100 мг необходимо затратить 6,56 * 10^4 Дж энергии.