Меню Рубрики

Что такое моль вещества в химии

В уроке 5 «Моль и молярная масса» из курса «Химия для чайников» рассмотрим моль как единицу измерения количества вещества; дадим определение числу Авогадро, а также научимся определять молярную массу и решать задачи на количество вещества. Базой для данного урока послужат основы химии, изложенные в прошлых уроках, так что если вы изучаете химию с нуля, то рекомендую их просмотреть хотя бы мельком.

До этого урока мы обсуждали лишь индивидуальные молекулы и атомы, а их массы мы выражали в атомных единицах массы. В реальной жизни с индивидуальными молекулами работать невозможно, потому что они ничтожно малы. Для этого химики взвешивают вещества ни в а.е.м., а в граммах.

Чтобы перейти от молекулярной шкалы измерения масс в лабораторную шкалу, используют единицу измерения количества вещества под названием моль. 1 моль содержит 6,022·10 23 частиц (атомов или молекул) и является безразмерной величиной. Число 6,022·10 23 носит название Число Авогадро, которое определяется как число частиц, содержащихся в 12 г атомов углерода 12 C. Важно понимать, что 1 моль любого вещества содержит всегда одно и то же число частиц (6,022·10 23 ).

Как уже было сказано, термин «моль» применяется не только к молекулам, но также и к атомам. Например, если вы говорите о моле гелия (He), то это означает, что вы имеет количество равное 6,022·10 23 атомов . Точно так же, 1 моль воды (H2O) подразумевает количество равное 6,022·10 23 молекул . Однако чаще всего моль применяют именно к молекулам.

Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:

  • Молярная масса формула M=m/n
  • Количество вещества формула n=m/M
  • Число молекул формула N =NA·n

где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, NA — число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.

На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.

Пример 1. Сколько граммов Н2, Н2O, СН3ОН, октана (С8Н18) и газа неона (Ne) содержится в 1 моле?

Решение: Молекулярные массы (в атомных единицах массы) перечисленных веществ приведены в таблице Менделеева. 1 моль каждого из названных веществ имеет следующую массу:

Поскольку массы, указанные в решении примера 1, дают правильные относительные массы взвешиваемых молекул, указанная масса каждого из перечисленных веществ содержит одинаковое число молекул. Этим и удобно использование понятия моля. Нет даже необходимости знать, чему равно численное значение моля, хотя мы уже знаем, что оно составляет 6,022·10 23 ; эта величина называется числом Авогадро и обозначается символом NA. Переход от индивидуальных молекул к молям означает увеличение шкалы измерения в 6,022·10 23 раз. Число Авогадро представляет собой также множитель перевода атомных единиц массы в граммы: 1 г = 6,022·10 23 а.е.м. Если мы понимаем под молекулярной массой массу моля вещества, то ее следует измерять в граммах на моль; если же мы действительно имеем в виду массу одной молекулы, то она численно совпадает
с молекулярной массой вещества, но выражается в атомных единицах массы на одну молекулу. Оба способа выражения молекулярной массы правильны.

Пример 2. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 8 г газообразного кислорода O2?

Решение: Выписываем из таблицы Менделеева атомную массу атома кислорода (O), которая равна 15,99 а.е.м, округляем до 16. Так как у нас молекула кислорода, состоящая из двух атомов O, то ее атомная масса равна 16×2=32 а.е.м. Хорошо, а теперь переводим ее в молярную массу: 32 а.е.м = 32 г/моль. Это означает, что 1 моль (6,022·10 23 молекул) O2 имеет массу 32 грамма. Ну и в заключении по формулам выше находим количество вещества (моль) и число молекул, содержащихся в 8 граммах O2:

  • n = m / M = 8г / 32г/моль = 0,25 моль
  • N = NA × n = 6,022·10 23 × 0,25 = 1,505·10 23 молекул

Пример 3. 1 молекула Н2 реагирует с 1 молекулой Сl2, в результате чего образуются 2 молекулы газообразного хлористого водорода НСl. Какую массу газообразного хлора необходимо использовать, чтобы он полностью прореагировал с 1 килограммом (кг) газообразного водорода?

Решение: Молекулярные массы H2 и Cl2 равны 2,0160 и 70,906 г/моль соответственно. Следовательно, в 1000 г H2 содержится

Даже не выясняя, сколько молекул содержится в одном моле вещества, мы можем быть уверены, что 496 моля Cl2 содержат такое же число молекул, как и 496,0 моля, или 1000 г, H2. Сколько же граммов Cl2 содержится в 496 молях этого вещества? Поскольку молекулярная масса Cl2 равна 70,906 г/моль, то

Пример 4. Сколько молекул H2 и Cl2 принимает участие в реакции, описанной в примере 3?

Решение: В 496 молях любого вещества должно содержаться 496 моля × 6,022·10 23 молекул/моль, что равно 2,99·10 26 молекул.

Чтобы наглядно показать, сколь велико число Авогадро, приведем такой пример: 1 моль кокосовых орехов каждый диаметром 14 сантиметров (см) мог бы заполнить такой объем, какой занимает наша планета Земля. Использование молей в химических расчетах рассматривается в следующей главе, но представление об этом пришлось ввести уже здесь, поскольку нам необходимо знать, как осуществляется переход от молекулярной шкалы измерения масс к лабораторной шкале.

Надеюсь урок 5 «Моль и молярная масса» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

источник

оБЙВПМЕЕ ЧБЦОПЕ РТБЛФЙЮЕУЛПЕ ЪОБЮЕОЙЕ ЙНЕАФ УМЕДХАЭЙЕ ЪБЛПОЩ ИЙНЙЙ: УФЕИЙПНЕФТЙЮЕУЛЙЕ Й ЗБЪПЧЩЕ.

лБЦДЩК ИЙНЙЮЕУЛЙК ЬМЕНЕОФ ПФМЙЮБЕФУС ПФ ДТХЗЙИ ОЕ ФПМШЛП ИЙНЙЮЕУЛЙН УЙНЧПМПН (ЛБЮЕУФЧЕООБС ИБТБЛФЕТЙУФЙЛБ), ОП ОЕЛПФПТЩНЙ ЛПМЙЮЕУФЧЕООЩНЙ РБТБНЕФТБНЙ. л ОЙН ПФОПУСФУС, РТЕЦДЕ ЧУЕЗП, БФПНОБС НБУУБ ЬМЕНЕОФБ Й ЪБТСД ЕЗП СДТБ (ЙМЙ РПТСДЛПЧЩК ОПНЕТ ЬМЕНЕОФБ). ьФЙ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ ДМС ЛБЦДПЗП БФПНБ ЬМЕНЕОФБ РТЙЧЕДЕОБ Ч рЕТЙПДЙЮЕУЛПК УЙУФЕНЕ ЬМЕНЕОФПЧ д. й. нЕОДЕМЕЕЧБ. пДОБЛП УМЕДХЕФ ПФНЕФЙФШ, ЮФП РТЙЧЕДЕООЩЕ НБУУЩ БФПНПЧ СЧМСАФУС ПФОПУЙФЕМШОЩНЙ ЧЕМЙЮЙОБНЙ (ФБЛ ОБЪЩЧБЕНЩНЙ, БФПНОЩНЙ ЕДЙОЙГБНЙ НБУУЩ ЙМЙ Б.Е.Н.). нПМЕЛХМСТОБС НБУУБИЙНЙЮЕУЛПЗП УПЕДЙОЕОЙС ФБЛЦЕ МЕЗЛП ПРТЕДЕМЙНБ, ФБЛ ЛБЛ ПОБ ТБЧОБ УХННЕ БФПНОЩИ НБУУ УПУФБЧМСАЭЙИ ДБООХА НПМЕЛХМХ БФПНПЧ.

пДОБЛП ЛПМЙЮЕУФЧЕООЩЕ ТБУЮЕФЩ ОБ РТБЛФЙЛЕ ОЕПВИПДЙНП РТПЧПДЙФШ Ч РТЙЧЩЮОЩИ ЕДЙОЙГБИ НБУУЩ (ЗТБННЩ, ЛЙМПЗТБННЩ Й Ф.Д.), РПЬФПНХ ПУОПЧОБС ФТХДОПУФШ, У ЛПФПТПК УФБМЛЙЧБАФУС РТЙ ЙЪХЮЕОЙЙ ИЙНЙЙ — РЕТЕИПД ПФ ПФОПУЙФЕМШОЩИ БФПНОЩИ Й НПМЕЛХМСТОЩИ НБУУ ИЙНЙЮЕУЛЙИ ЧЕЭЕУФЧ Л ЕДЙОЙГБН НБУУЩ.

рЕТЕИПД Л ВПМЕЕ РТЙЧЩЮОЩН ЕДЙОЙГБН НБУУЩ (Ч ЗТБННБИ, ОБРТЙНЕТ) МЕЗЛП ПУХЭЕУФЧЙН, ЕУМЙ ЙУРПМШЪПЧБФШ ДМС ЬФПЗП ПДОП ЙЪ ПУОПЧОЩИ РПОСФЙК ИЙНЙЙ — НПМШ ЧЕЭЕУФЧБ.

нПМШ ЧЕЭЕУФЧБ — ЬФП ЛПМЙЮЕУФЧП ЧЕЭЕУФЧБ, УПДЕТЦБЭЕЕ 6,02·10 23 БФПНПЧ ЙМЙ НПМЕЛХМ ЬФПЗП ЧЕЭЕУФЧБ.

лПМЙЮЕУФЧЕООП НБУУБ 1 НПМШ ЧЕЭЕУФЧБ — НБУУБ ЧЕЭЕУФЧБ Ч ЗТБННБИ, ЮЙУМЕООП ТБЧОБС ЕЗП БФПНОПК ЙМЙ НПМЕЛХМСТОПК НБУУЕ.

рТЙНЕТ: НПМЕЛХМСТОБС НБУУБ ЧПДЩ H2O ТБЧОБ 18 Б.Е.Н. (БФПНОБС НБУУБ ЧПДПТПДБ — 1, ЛЙУМПТПДБ — 16, ЙФПЗП 1+1+16=18). ъОБЮЙФ, ПДЙО НПМШ ЧПДЩ ТБЧЕО РП НБУУЕ 18 ЗТБННПЧ, Й ЬФБ НБУУБ ЧПДЩ УПДЕТЦЙФ 6,02·10 23 НПМЕЛХМ ЧПДЩ.

бОБМПЗЙЮОП, НБУУБ 1 НПМС УЕТОПК ЛЙУМПФЩ H2SO4 ТБЧОБ 98 ЗТБННПЧ (1+1+32+16+16+16+16=98), Б НБУУБ ПДОПК НПМЕЛХМЩ H2SO4 ТБЧОБ: 98З/6,02·10 23 = 16,28·10 -23 З.

юЙУМП 6,02·10 23 ОБЪЩЧБЕФУС ЮЙУМПН бЧПЗБДТП Й СЧМСЕФУС ЧБЦОЕКЫЕК НЙТПЧПК ЛПОУФБОФПК (NA = 6,02·10 23 НПМШ -1 ).

Читайте также:  Как сохранить чеснок до нового урожая

фБЛЙН ПВТБЪПН, МАВПЕ ИЙНЙЮЕУЛПЕ УПЕДЙОЕОЙЕ ИБТБЛФЕТЙЪХЕФУС НБУУПК ПДОПЗП НПМС ЙМЙ НПМШОПК (НПМСТОПК) НБУУПК н, ЧЩТБЦБЕНПК Ч З/НПМШ. ъОБЮЙФ, н(H2O) = 18 З/НПМШ, Б н(H2SO4) = 98 З/НПМШ.

уЧСЪШ НЕЦДХ ЛПМЙЮЕУФЧПН n (Ч НПМСИ) Й НБУУПК m (Ч ЗТБННБИ) ЧЕЭЕУФЧБ ЧЩТБЦБЕФУС ЖПТНХМПК:

чПЪОЙЛБЕФ ЪБЛПОПНЕТОЩК ЧПРТПУ П ОЕПВИПДЙНПУФЙ ЧЧЕДЕОЙС ФЕТНЙОБ «НПМШОБС НБУУБ ЧЕЭЕУФЧБ» Й ЕЗП РТЙНЕОЕОЙС, ЧЕДШ ДМС ЙЪНЕТЕОЙС НБУУЩ ЧЕЭЕУФЧБ ХЦЕ ЙНЕАФУС ЧЕМЙЮЙОЩ, ЧИПДСЭЙЕ Ч УЙУФЕНХ уй: ЛЙМПЗТБНН, ЗТБНН, ФПООБ Й Ф.Д. чПРТПУ ПФРБДБЕФ, ЕУМЙ ТБУУНПФТЕФШ РТЙНЕОЕОЙЕ ДБООЩИ ЧЕМЙЮЙО РТЙ БОБМЙЪЕ ИЙНЙЮЕУЛЙИ ХТБЧОЕОЙК.

ч ПВЭЕН УМХЮБЕ ХТБЧОЕОЙЕ ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ ЪБРЙУЩЧБАФ Ч ЧЙДЕ

ЗДЕ: A, B, C, D — ЧЕЭЕУФЧБ; a, b, c, d — ЛПЬЖЖЙГЙЕОФЩ ХТБЧОЕОЙС.

рТЙОСФП Ч МЕЧПК ЮБУФЙ ХТБЧОЕОЙС ЪБРЙУЩЧБФШ ЙУИПДОЩЕ (ТЕБЗЙТХАЭЙЕ) ЧЕЭЕУФЧБ, Б Ч РТБЧПК ЮБУФЙ — РТПДХЛФЩ ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ.

ч ЛБЮЕУФЧЕ РТЙНЕТБ ТБУУНПФТЙН РТПУФПЕ ИЙНЙЮЕУЛПЕ ЧЪБЙНПДЕКУФЧЙЕ:

дБООБС ЪБРЙУШ РПЛБЪЩЧБЕФ, ЮФП РТЙ ЧЪБЙНПДЕКУФЧЙЙ ДЧХИ НПМЕЛХМ ЗБЪППВТБЪОПЗП ЧПДПТПДБ о 2 Й ПДОПК НПМЕЛХМЩ ЗБЪППВТБЪОПЗП ЛЙУМПТПДБ п2 ПВТБЪХЕФУС ДЧЕ НПМЕЛХМЩ ЧПДЩ.

хЮЙФЩЧБС, ЮФП н(о2) = 2 З/НПМШ, н(п2) = 32 З/НПМШ Й н(о2п) = 18 З/НПМШ, Й УПИТБОСС УППФОПЫЕОЙС НЕЦДХ ЮЙУМПН НПМЕЛХМ ТЕБЗЙТХАЭЙИ ЧЕЭЕУФЧ Й РТПДХЛФПЧ ТЕБЛГЙЙ , ЙНЕЕН УМЕДХАЭХА ЛБТФЙОХ:

+ п2 = 2о2п 2 НПМЕЛХМЩ 1 НПМЕЛХМЩ 2 НПМЕЛХМЩ 200 НПМЕЛХМ 100 НПМЕЛХМ 200 НПМЕЛХМ 2·6,02·10 23 НПМЕЛХМ 1·6,02·10 23 НПМЕЛХМ 2·6,02·10 23 НПМЕЛХМ 2 НПМШ 1 НПМШ 2 НПМШ 2·2 = 4 ЗТБННБ 1·32 = 32 ЗТБННБ 2·18 = 36 ЗТБННПЧ

йЪ ДБООПЗП РТЙНЕТБ ЧЙДОП, ЮФП ЛПМЙЮЕУФЧП НПМШ ТЕБЗЙТХАЭЙИ Й ПВТБЪХАЭЙИУС Ч ТЕЪХМШФБФЕ ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ ЧЕЭЕУФЧ РТСНПРТПРПТГЙПОБМШОП ЛПЬЖЖЙГЙЕОФБН Ч ХТБЧОЕОЙЙ ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ.

ьФП РПЪЧПМСЕФ РТПЧПДЙФШ ЛПМЙЮЕУФЧЕООЩЕ ТБУЮЕФЩ, ЙУРПМШЪХС ХТБЧОЕОЙС ЪБДБООЩИ ИЙНЙЮЕУЛЙИ ТЕБЛГЙК.

рТЙНЕТ: ПРТЕДЕМЙФШ НБУУХПВТБЪХАЭЕКУС ЧПДЩ РТЙ УЦЙЗБОЙЙ 16 ЗТБННПЧ ЧПДПТПДБ Ч ЙЪВЩФЛЕ ЛЙУМПТПДБ.

йУРПМШЪХЕН ХЦЕ ЪОБЛПНПЕ ОБН ХТБЧОЕОЙЕ ТЕБЛГЙЙ Й ТБУУФБЧЙН Ч ОЕН ФТЕВХЕНЩЕ ЧЕМЙЮЙОЩ.

+ п2 = 2о2п 2 НПМШ 2 НПМШ 4 ЗТБННБ 36 ЗТБННПЧ 16 ЗТБННПЧ и ЗТБННПЧ

РТЙ УЗПТБОЙЙ 4 ЗТБННПЧ о2 ПВТБЪПЧБМПУШ 36 ЗТБННПЧ о2п

РТЙ УЗПТБОЙЙ 16 ЗТБННПЧ о2 ПВТБЪПЧБМПУШ и ЗТБННПЧ о2п

пФУАДБ и = 144 ЗТБННБ — НБУУБ ПВТБЪХАЭЕКУС ЧПДЩ.

ьЛЧЙЧБМЕОФОБС НБУУБ (НПМСТОБС НБУУБ ЬЛЧЙЧБМЕОФБ ЧЕЭЕУФЧБ) mЬЛЧ ФБЛЦЕ СЧМСЕФУС ПДОПК ЙЪ ЧБЦОЕКЫЙИ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ ЧЕЭЕУФЧБ. рП ПРТЕДЕМЕОЙА ЬЛЧЙЧБМЕОФ ЧЕЭЕУФЧБ — ЬФП ФБЛПЕ ЛПМЙЮЕУФЧП ИЙНЙЮЕУЛПЗП ЧЕЭЕУФЧБ, ЛПФПТБС ТЕБЗЙТХЕФ У 1 З ЧПДПТПДБ ЙМЙ ЧЩФЕУОСЕФ ФБЛПЕ ЦЕ ЛПМЙЮЕУФЧП ЧПДПТПДБ ЙЪ ЕЗП УПЕДЙОЕОЙК. чЕМЙЮЙОБ mЬЛЧ ПРТЕДЕМСЕФУС ЙМЙ ЬЛУРЕТЙНЕОФБМШОП, ЙМЙ, ЮБЭЕ ЧУЕЗП, ЙУИПДС ЙЪ ИЙНЙЮЕУЛПК ЖПТНХМЩ ЧЕЭЕУФЧБ Й ЕЗП РТЙОБДМЕЦОПУФЙ Л ФПНХ ЙМЙ ЙОПНХ ЛМБУУХ ИЙНЙЮЕУЛЙИ УПЕДЙОЕОЙК (НЩ ВХДЕН ТБУУНБФТЙЧБФШ ФПМШЛП ОЕПТЗБОЙЮЕУЛЙЕ УПЕДЙОЕОЙС)

mЬЛЧ(ПЛУЙДБ) = нПЛУЙДБ/(ЮЙУМП БФПНПЧ ЛЙУМПТПДБ·2);

mЬЛЧ(ПУОПЧБОЙС) = нПУОПЧБОЙС/ЛЙУМПФОПУФШ ПУОПЧБОЙС;

mЬЛЧ(ЛЙУМПФЩ) = нЛЙУМПФЩ/ПУОПЧОПУФШ ЛЙУМПФЩ;

mЬЛЧ(УПМЙ) = нУПМЙ/(ЮЙУМП БФПНПЧ НЕФБММБ·ЧБМЕОФОПУФШ НЕФБММБ).

нПЦОП ПФНЕФЙФШ, ЮФП Ч ВПМШЫЙОУФЧЕ УМХЮБЕЧ ЛЙУМПФОПУФШ ПУОПЧБОЙС ТБЧОБ ЮЙУМХ ЗЙДТПЛУЙМШОЩИ ЗТХРР Ч ЖПТНХМЕ ПУОПЧБОЙС, Б ПУОПЧОПУФШ ЛЙУМПФЩ ТБЧОБ ЮЙУМХ БФПНПЧ ЧПДПТПДБ Ч ЖПТНХМЕ ЛЙУМПФЩ.

ьЛЧЙЧБМЕОФОЩЕ НБУУЩ ЧЕЭЕУФЧ ЙУРПМШЪХАФ ДМС ЛПМЙЮЕУФЧЕООЩИ ТБУЮЕФПЧ РТЙ ИЙНЙЮЕУЛЙИ ЧЪБЙНПДЕКУФЧЙСИ НЕЦДХ ЧЕЭЕУФЧБНЙ. пЗТПНОЩН РТЕЙНХЭЕУФЧПН РТЙ ЬФПН СЧМСЕФУС ФП, ЮФП ДМС ЬФПЗП ОЕ ОХЦОП ЙУРПМШЪПЧБФШ ХТБЧОЕОЙЕ ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ (ЛПФПТПЕ ЧП НОПЗЙИ УМХЮБСИ ОБРЙУБФШ ЪБФТХДОЙФЕМШОП), ОХЦОП ФПМШЛП ЪОБФШ, ЮФП ДБООЩЕ ИЙНЙЮЕУЛЙЕ ЧЕЭЕУФЧБ ЧЪБЙНПДЕКУФЧХАФ НЕЦДХ УПВПК ЙМЙ ЧЕЭЕУФЧП СЧМСЕФУС РТПДХЛФПН ИЙНЙЮЕУЛПК ТЕБЛГЙЙ.

дМС ЛПМЙЮЕУФЧЕООЩИ ТБУЮЕФПЧ ЙУРПМШЪХЕФУС ЪБЛПО ЬЛЧЙЧБМЕОФПЧ: НБУУЩ ТЕБЗЙТХАЭЙИ Й ПВТБЪХАЭЙИУС ЧЕЭЕУФЧ ПФОПУСФУС ДТХЗ Л ДТХЗХ, ЛБЛ ЙИ ЬЛЧЙЧБМЕОФОЩЕ НБУУЩ.

нБФЕНБФЙЮЕУЛПЕ ЧЩТБЦЕОЙЕ ЪБЛПОБ ЬЛЧЙЧБМЕОФПЧ ЙНЕЕФ УМЕДХАЭЙК ЧЙД:

ЗДЕ: m 1 Й m 2 — НБУУЩ ТЕБЗЙТХАЭЙИ ЙМЙ ПВТБЪХАЭЙИУС ЧЕЭЕУФЧ,

mЬЛЧ(1) Й mЬЛЧ(2) — ЬЛЧЙЧБМЕОФОЩЕ НБУУЩ ЬФЙИ ЧЕЭЕУФЧ.

рТЙНЕТ: ПРТЕДЕМЙФШ НБУУХ УПДЩ (ЛБТВПОБФБ ОБФТЙС) Na2CO3, ОЕПВИПДЙНХА ДМС РПМОПК ОЕКФТБМЙЪБГЙЙ 1,96 ЛЗ УЕТОПК ЛЙУМПФЩ H2SO4.

чПУРПМШЪХЕНУС ЪБЛПОПН ЬЛЧЙЧБМЕОФПЧ

пРТЕДЕМСЕН ЬЛЧЙЧБМЕОФОЩЕ НБУУЩ ЧЕЭЕУФЧ, ЙУИПДС ЙЪ ЙИ ИЙНЙЮЕУЛЙИ ЖПТНХМ:

источник

Понятие моль используют для измерения химических веществ. Выясним особенности этой величины, приведем примеры расчетных заданий с ее участием, определим важность данного термина.

Моль в химии – это единица вычисления. Она представляет собой количество определенного вещества, в котором находится столько структурных единиц (атомов, молекул), сколько содержится в 12 граммах атома углерода.

Количество вещества связано с числом Авогадро, которое составляет 6*10^23 1/моль. Для веществ молекулярного строения считают, что один моль включает именно число Авогадро. Если нужно посчитать число молекул, содержащееся в 2 молях воды, то необходимо умножить 6*10^23 на 2 , получаем 12*10^23 штук. Давайте рассмотрим, какую роль играет моль в химии.

Вещество, которое состоит из атомов, содержит число Авогадро. Например, для атома натрия это 6*10*23 1/моль. Каково его обозначение? Моль в химии обозначают греческой буквой «ню» или латинской «n». Для проведения математических вычислений, связанных с количеством вещества, используют математическую формулу:

n=N/N(A), где n – количество вещества, N(A) – число Авогадро, N – количество структурных частиц вещества.

При необходимости можно вычислить число атомов (молекул):

Фактическая масса моля называется молярной. Если количество вещества определяют в молях, то величина молярной массы имеет единицы измерения г/моль. В численном выражении она соответствует значению относительной молекулярной массы, которую можно определить путем суммирования относительных атомных масс отдельных элементов.

Например, для того чтобы определить молярную массу молекулы углекислого газа, необходимо провести следующие расчеты:

При вычислении молярной массы оксида натрия получаем:

При определении молярной массы серной кислоты суммируем две относительные атомные массы водорода с одной атомной массой серы и четырьмя относительными атомными массами кислорода. Их значения всегда можно найти в периодической таблице Менделеева. В итоге получаем 98.

Моль в химии позволяет проводить разнообразные расчеты, связанные с химическими уравнениями. Все типовые расчетные задачи в неорганической и органической химии, которые предполагают нахождение массы и объема веществ, решаются именно через моли.

Молекулярная формула любого вещества указывает на количество молей каждого элемента, включенного в его состав. Например, один моль фосфорной кислоты содержит три моля атомов водорода, один моль атомов фосфора и четыре моля атомов кислорода. Все достаточно просто. Моль в химии является переходом из микромира молекул и атомов в макросистему с килограммами и граммами.

Задача 1. Определите число молекул воды, содержащихся в 16,5 молях.

Для решения используем связь между числом Авогадро (количество вещества). Получаем:

16,5*6,022*1023 = 9,9*1024 молекул.

Задача 2. Рассчитайте число молекул, содержащихся в 5 г углекислого газа.

Сначала необходимо вычислить молярную массу данного вещества, воспользовавшись ее связью с относительной молекулярной массой. Получаем:

Далее вычисляем число молекул, используя формулу, приведенную выше:

При вычислении массы или продуктов реакции по уравнению используют определенный алгоритм действий. Сначала определяют, какое из исходных веществ в недостатке. Для этого находят их количество в молях. Далее составляют уравнение процесса, обязательно расставляют стереохимические коэффициенты. Над веществами записывают исходные данные, под ними указывают количество вещества, взятое в молях (по коэффициенту). В случае необходимости осуществляют перевод единиц измерения, пользуясь формулами. Далее составляют пропорцию и решают ее математическим способом.

Если предлагается более сложная задача, то предварительно вычисляют массу чистого вещества, убирая примеси, потом уже приступают к определению его количества (в молях). Ни одна задача в химии, связанная с уравнением реакции, не решается без такой величины, как моль. Кроме того с помощью данного термина, легко можно определить количество молекул или атомов, воспользовавшись для таких вычислений постоянным числом Авогадро. Расчетные задания включены в тестовые вопросы по химии для выпускников основной и средней общеобразовательной школы.

источник

Моль — одно из важнейших понятий в химии, — это, своего рода, звено для перехода из микромира атомов и молекул в обычный макромир граммов и килограммов.

Читайте также:  Как осенью обрезать кусты смородины

В химии часто приходится считать большие количества атомов и молекул. Для быстрого и эффективного подсчета принято пользоваться методом взвешивания. Но при этом надо знать, вес отдельных атомов и молекул. Для того, чтобы узнать молекулярную массу надо сложить массу всех атомов, входящих в соединение.

Возьмем молекулу воды H2O, которая состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Из периодической таблицы Менделеева узнаем, что один атом водорода весит 1,0079 а.е.м.; один атом кислорода — 15,999 а.е.м. Теперь, чтобы вычислить молекулярную массу воды, надо сложить атомные массы компонентов молекулы воды:

Например, для сульфата аммония молекулярная масса будет равна:

Вернемся опять к повседневной жизни, в которой мы привыкли пользоваться такими понятиями, как пара, десяток, дюжина, сотня. Все это своеобразные единицы измерения определенных объектов: пара ботинок, десяток яиц, сотня скрепок. Подобной единицей измерения в химии является МОЛЬ.

Современная наука с высокой точностью определила число структурных единиц (молекулы, атомы, ионы…), которые содержатся в 1 моле вещества — это 6,022·10 23 — постоянная Авогадро, или число Авогадро.

Постоянная Авогадро
NA = 6,022·10 23 моль -1
показывает кол-во структурных единиц в 1 моле вещества

Все вышесказанное о моле относится к микромиру. Теперь надо увязать понятие моля с повседневным макромиром.

Весь нюанс состоит в том, что в 12 граммах изотопа углерода 12 C содержится 6,022·10 23 атомов углерода, или ровно 1 моль. Таким образом, для любого другого элемента моль выражается количеством граммов, равным атомной массе элемента. Для химических соединений моль выражается количеством граммов, равным молекулярной массе соединения.

Чуть ранее мы выяснили, что молекулярная масса воды равна 18,015 а.е.м. С учетом полученных знаний о моле, можно сказать, что масса 1 моля воды = 18,015 г (т.к., моль соединения — это количество граммов, равных его молекулярной массе). Другими словами, можно сказать, что в 18,015 г воды содержится 6,022·10 23 молекул H2O, или 1 моль воды = 1 моль кислорода + 2 моля водорода.

Из приведенного примера понятна связь микромира и макромира через моль:

Число Авогадро ↔ МОЛЬ ↔ кол-во граммов, равных атомной (формульной) массе

Приведем несколько практических примеров использования моля:

Задача №1: Сколько молекул воды содержится в 16,5 молях H2O?

Решение: 16,5·6,022·10 23 = 9,93·10 24 молекул.

Задача №2: Сколько молей содержится в 100 граммах H2O?

Решение: (100 г/1)·(1 моль/18,015 г) = 5,56 моль.

Задача №3: Сколько молекул содержит 5 г диоксида углерода?

  1. Определяем молекулярную массу CO2: CO2 = 1·12,011 + 2·15,999 = 44,01 г/моль
  2. Находим число молекул: (5г/1)·(1моль/44,01г)·(6,022·10 23 /1моль) = 6,84·10 22 молекул CO2

Поскольку в 1 моле любого вещества содержится постоянное кол-во частиц, масса которых может быть различной, то и масса 1 моля различных веществ будет также различной. Для отражения этих отличий химики ввели понятие молярной массы.

Молярная масса (М, г/моль) или масса 1 моля вещества совпадает с относительными атомными и молекулярными массами (см. Масса атомов и молекул):

Молярная масса вещества (M) связана с его массой (m) и количеством (n) следующими соотношениями:

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

источник

Вчера обещал объяснить это доступным языком. Вещь важная для понимания химии. Если один раз понять, то потом уже не забудешь.

Химия имеет свой язык, как и любая наука. 2H2 + O2 → 2H2O — на химическом языке запись реакции образования воды из простых веществ, водорода (H) и кислорода (O). Маленькие цифры относятся к количеству атомов (Они стоят после символа химического элемента), большие — к количеству молекул. Из уравнения видно что две молекулы водорода соединяются с одной молекулой кислорода и в результате выходит две молекулы воды. Внимание — это очень важно понять! Соединяются именно молекулы с молекулами, не «грамм с граммом», а молекула с молекулой.

Эта пропорция сохранится всегда:

2 молекулы водорода соединятся с одной молекулой кислорода и получится 2 молекулы воды
200 молекул водорода соединятся с 100 молекул кислорода и получится 200 молекулы воды
2000 молекул водорода соединятся с 1000 молекул кислорода и получится 2000 молекулы воды
2 миллиона молекул водорода соединятся с миллионом молекул кислорода и получится 2 миллиона молекул воды

Всё бы хорошо, но есть две проблемы. Первая — в реальной жизни мы не сможем отмерить один миллион молекул кислорода или водорода. Мы сможем отмерить один грамм или одну тонну реактивов. Вторая — молекулы очень маленькие. В одном стакане воды их 6,7·10 24 штук. Или, в обычной записи 6,7 триллионов триллионов (именно так — почти семь триллионов раз по триллиону молекул). Оперировать такими цифрами неудобно.

Какой же выход? Молекулы ведь тоже имеют массу, пускай очень маленькую. Мы просто берём массу одной молекулы, умножаем на количество молекул и получаем нужную нам массу. Договорились так — берём очень большое количество молекул (600 миллиардов триллионов штук) и изобретаем для этого количества специальную единицу измерения моль. Как для 12 штук чего-либо есть специальное название «дюжина», и когда говорят о «десяти дюжинах», то имеют в виду 120 штук. 5 дюжин яиц = 60 штук. Так и с молями. 1 моль — это 600 миллиардов триллионов молекул или, в математической нотации, 6,02·10 23 молекул. То есть когда нам говорят «1 моль» водорода, мы знаем что речь идёт о 600 миллиардах триллионов молекул водорода. Когда говорят о 0,2 молях воды, то мы понимаем что речь идёт 120 миллиардах триллионов молекул воды.

Ещё раз — моль это просто такая счётная единица, только специально для молекул. Как «десяток», «дюжина» или «миллион», только гораздо больше.

Продолжая таблицу выше, можно написать:

2 моля водорода соединятся с одним молем кислорода и получится 2 моля воды
20 молей водорода соединятся с 10 молями кислорода и получится 20 молей воды
1000 молей водорода соединятся с 500 молями кислорода и получится 1000 молей воды

Первую проблему мы решили, писать 1 моль или 2 моля гораздо удобнее чем 600 миллиардов триллионов молекул или 1,2 триллиона триллионов молекул. Но для одного удобства не стоило огород городить. Вторая проблема, как помним, переход от количества молекул (не считать же их поштучно!) к массе вещества, к тому что мы можем отмерить на весах. Такое количество молекул в одном моле (оно ведь немного странное, некруглое — 6,02·10 23 молекул) выбрано неспроста. Один моль молекул углерода весит ровно 12 грамм.

Понятно что все молекулы разные. Есть большие и тяжелые — в них может быть много атомов, или не очень много, но зато сами атомы тяжелые. А есть маленькие и легкие молекулы. Для каждого атома и для многих молекул есть в справочниках таблицы с их молярной массой. То есть с весом одного моля таких молекул (если нет, можно легко самим посчитать, сложив молярные массы всех атомов, из которых составлена молекула). Молярная масса измеряется в грамм/моль (сколько грамм весит один моль, то есть сколько грамм весят 6,02·10 23 молекул). Мы помним ведь что моль — просто счётная единица. Ну как если бы в справочнике писали — 1 дюжина куриных яиц весит 600 грамм, а 1 дюжина страусиных весит 19 килограмм. Дюжина — просто количество (12 штук), а сами яйца, куриное или страусиное, весят по-разному. И дюжина таких или других яиц тоже по-разному весит.

Читайте также:  Как пересадить куст смородины на новое место

Так и с молекулами. 1 моль маленьких и лёгких молекул водорода весит 2 грамма, а 1 моль больших молекул серной кислоты — 98 грамм. 1 моль кислорода весит 32 грамма, 1 моль воды — 18 грамм. Вот картинка для примера, где видны маленькие молекулы водорода и большие молекулы кислорода. Эта картинка — графическое отображение реакции 2H2 + O2 → 2H2O.

Продолжаем заполнять таблицу:

2 моля водорода соединятся с одним молем кислорода и получится 2 моля воды
4 грамма водорода (т.к. 1 моль водорода весит два грамма) соединятся с 32 граммами кислорода и получится 36 грамм воды

Видите переход от количества молекул к их массе? Видите что выполняется закон сохранения вещества? 4 грамма + 32 грамма дали 36 грамм.

Теперь мы можем решать простые задачи по химии. Вот самая примитивная: Было 100 молекул кислорода и 100 молекул водорода. Что произойдёт в результате реакции? Мы знаем что на 1 молекулу кислорода нужно 2 молекулы водорода. Поэтому прореагируют все 100 молекул водорода (и образуется 100 молекул воды), а вот кислород прореагирует не весь, ещё 50 молекул останется. Кислород в избытке.

Молекулы штуками, как я уже сказал выше, никто не считает. Вещества обычно отмеряют граммами. Теперь задача из школьного учебника: есть 10 г. водорода и 64 г. кислорода, что будет если их смешать? Мы для начала должны перевести массы в моли (то есть в количество молекул или количество вещества, как говорят химики). 10 г. водорода — это 5 моль водорода (1 моль водорода весит 2 грамма). 64 г. кислорода — это 2 моля (1 моль весит 32 грамма). Мы знаем что на 1 моль кислорода при реакции уходит 2 моля водорода. Значит, в нашем случае прореагирует весь кислород (2 моля) и 4 моля водорода из пяти. Получится 4 моля воды и ещё останется один моль водорода.

Переведём ответ снова в граммы. Прореагирует весь кислород (64 грамма) и 8 грамм водорода (4 моля * 2 г/моль). 1 моль водорода останется не прореагировавшим (это 2 грамма) и получится 72 грамма воды (4 моля * 18 г/моль). Закон сохранения вещества опять выполняется — 64 + 10 = 72 + 2.

Думаю что теперь уже всем должно быть понятно. 1 моль — просто количество молекул. Молярная масса — это масса одного моля. Она нужна для того чтобы переходить от массы вещества (с которой мы работаем в реальном мире) к количеству молекул, или количеству вещества, нужному для реакций.

а) вещества реагирует в соотношении n молекул одного к m молекул другого. Это пропорция будет одинаковой и для 100 молекул исходного вещества, и для ста триллионов, или для ста триллионов триллионов.
б) для удобства, чтобы не считать молекулы штуками, придумали специальную счётную единицу — моль, то есть сразу 6,02·10 23 молекул. Количество этих молей называют обычном «количество вещества»
в) моль каждого вещества весит по-разному, т.к. молекулы и атомы, из которых состоит вещества, сами весят по-разному. Масса одного моля вещества называется его молярной массой. Ещё один пример — обычные и силикатные кирпичи весят по-разному. Если мы проведём аналогию, то «вес тысячи кирпичей» — это «молярная масса» (с тем отличием что молекул не 1000, а больше). Масса этой «тысячи кирпичей» разная для силикатных и обычных кирпичей.
г) весь этот огород городим для того чтобы легко можно было переходить от массы реактивов к количеству вещества (количеству молекул, количеству молей) и обратно. А переходить туда/обратно нужно потому что в реальном мире мы отмеряем реактивы граммами, а химические реакции идут пропорционально не массе, а количеству молекул.

P.S. Химикам и прочим — я здесь специально многое упрощал. Не нужно мне объяснять что 12 грамм весит не 1 моль углерода, а 1 моль молекул изотопа С 12 , или про то что вместо «молекул» нужно было бы писать «структурных единиц» (молекул, ионов, атомов. ), специально не упомянул что 1 моль газа занимает одинаковый объём при одинаковых условиях и ещё про многое другое

Что мне не нравилось в учебниках — только формальное определение моля, без указания смысла этого понятия и для чего это нужно.

источник

В химических процессах участвуют мельчайшие частицы – молекулы, атомы, ионы, электроны. Число таких частиц даже в малой порции вещества очень велико. Поэтому, чтобы избежать математических операций с большими числами, для характеристики количества вещества, участвующего в химической реакции, используется специальная единица – моль .

Моль это такое количество вещества, в котором содержится определенное число частиц (молекул, атомов, ионов), равное постоянной Авогадро

Постоянная Авогадро NA определяется как число атомов, содержащееся в 12 г изотопа 12 С:

Таким образом, 1 моль любого вещества содержит 6,02 • 10 23 частиц этого вещества.

1 моль кислорода содержит 6,02 • 10 23 молекул O2 .

1 моль серной кислоты содержит 6,02 • 10 23 молекул H 2 SO 4 .

1 моль железа содержит 6,02 • 10 23 атомов Fe.

1 моль серы содержит 6,02 • 10 23 атомов S.

2 моль серы содержит 12,04 • 10 23 атомов S.

0,5 моль серы содержит 3,01 • 10 23 атомов S.

Исходя из этого, любое количество вещества можно выразить определенным числом молей ν (ню). Например, в образце вещества содержится 12,04 • 10 23 молекул. Следовательно, количество вещества в этом образце составляет:

где N – число частиц данного вещества;
N а – число частиц, которое содержит 1 моль вещества (постоянная Авогадро).

Молярная масса вещества (M) – масса, которую имеет 1 моль данного вещества.
Эта величина, равная отношению массы m вещества к количеству вещества ν, имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной относительной молекулярной массе Mr (для веществ атомного строения – относительной атомной массе Ar).
Например, молярная масса метана CH4 определяется следующим образом:

M(CH4)=16 г/моль, т.е. 16 г CH4 содержат 6,02 • 10 23 молекул.

Молярную массу вещества можно вычислить, если известны его масса m и количество (число молей) ν, по формуле:

Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей:

или найти массу вещества по числу молей и молярной массе:

Необходимо отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и количественным составом, т.е. зависит от Mr и Ar. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m.

Пример
Вычислить массы метана CH4 и этана С2H6, взятых в количестве ν = 2 моль каждого.

Решение
Молярная масса метана M(CH4) равна 16 г/моль;
молярная масса этана M(С2Н6) = 2 • 12+6=30 г/моль.
Отсюда:

Таким образом, моль – это порция вещества, содержащая одно и то же число частиц, но имеющая разную массу для разных веществ, т.к. частицы вещества (атомы и молекулы) не одинаковы по массе.

Вычисление ν используется практически в каждой расчетной задаче.

Задача №1. Вычислите массу (г) железа, взятого количеством вещества

M ( Fe ) = Ar ( Fe ) = 56 г/моль (Из периодической системы)

m ( Fe ) = 56 г/моль · 0,5 моль = 28 г

Задача №2. Вычислите массу (г) 12,04 · 10 23 молекул оксида кальция Ca О?

Дано: N ( CaO )= 12,04 * 10 23 молекул

следовательно, формула для расчёта

M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г / моль

m = 56 г/моль · (12,04 * 10 23 /6.02 · 10 23 1/моль) = 112 г

источник

Популярные записи