Количество вещества: Часть 1

Видео

Конспект

В повседневной жизни мы привыкли считать предметы штуками, десятками или килограммами. Но как химики считают крошечные, невидимые глазу атомы и молекулы? Для этого в химии существует специальная величина - количество вещества ( \nu ).

Так, например, в химических реакциях мы расставляем коэффициенты, подразумевая под ними число молекул, вступающих во взаимодействие: 2 H_{2}+O_{2} \rightarrow 2 H_{2} O

Коэффициенты в этой реакции говорят нам о том, что две молекулы водорода реагируют с одной молекулой кислорода.

Представьте, что вам нужно сосчитать все песчинки на пляже. Делать это по одной было бы бессмысленно - уйдёт целая жизнь! Так и химики столкнулись с проблемой: атомы и молекулы настолько малы, что даже в крошечной крупинке соли их миллиарды. Поэтому учёные ввели специальную <<химическую дюжину>> - моль.

1 моль - это порция вещества, содержащая ровно 6,02\cdot 10^{23} частиц. Это число называется постоянной Авогадро в честь итальянского учёного Амедео Авогадро.

Зная эту величину, всегда можно определить количество вещества определенного числа частиц (молекул, атомов, ионов, электронов и др.):

\nu=\frac{N}{~N_{a}}, где N - число частиц в порции вещества, N_{a}=6,02 \cdot 10^{23} моль ^{-1} - постоянная Авогадро

Пример 1

Условие

Число частиц в H _2 O равно 70 \cdot 10^{23} . Найдите количество моль( \nu ).

Решение

\nu=\frac{N}{~N_{a}}=\frac{70 \cdot 10^{23}}{6,02 \cdot 10^{23}}=11,63 \text { моль } Ответ 11,63 \text { моль}.

Пример 2

Условие

Количество моль вещества ( \nu ) CO_{2} равна 4. Найдите коичество частиц (N) О.

Решение

N=\nu \cdot ~N_{a}=4 \cdot 6,02 \cdot 10^{23}=24,08 \cdot 10^{23} молекула CO_{2} \quad\quad\quad – \quad 2 атома O

24,08 \cdot 10^{23} молекул CO_{2}-x атомов O

x=24,08 \cdot 10^{23} \cdot 2=48,16 \cdot 10^{23}

Ответ 48,16 \cdot 10^{23}

Молярная масса.

Массу 1 моля вещества называют молярной массой. Она численно равна относительной атомной или молекулярной массе, но выражается в граммах на моль (г/моль).

Примеры:

Вода H_{2} O: Mr=18 \Rightarrow M=18 г/моль

Кислород O_{2}: Mr=32 \Rightarrow M=32 г/моль

Железо Fe: Ar=56 \Rightarrow M=56 г/моль

Чтобы найти количество вещества в определенной навеске, необходимо разделить массу вещества на его молярную массу:

\nu=\frac{m}{M}, где m - масса вещества, г; M - молярная масса вещества, г/моль.

Пример 3

Условие

Масса (m) H_{2} O 270 г, найдите количество частиц (N) H_{2} O .

Решение \nu(H_2O) = \frac{m}{M} = \frac{270}{18} = 15 \, моль N = \nu \cdot N_A = 15 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} = 90{,}3 \cdot 10^{23}

Ответ 90{,}3 \cdot 10^{23}

Пример 4

Условие

Масса(m) CO_2 4,4 г, ( N(O)_{CO2} = N(O)_{CO} ). Найдите массу СO.

Решение

\nu(CO2) = \frac{m}{M} = \frac{4,4}{44} = 0,1 моль N(CO2) = \nu \cdot N_A = 0,1 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} = 0,602 \cdot 10^{23} Т.к. в одной молекуле CO2 2 атома кислорода, то

N(O)_{CO2} = 2 \cdot N(CO2) = 2 \cdot 0,602 \cdot 10^{23} = 1,204 \cdot 10^{23} = N(O)_{CO} Т.к. в одной молекуле CO 1 атом кислорода, значит

N(CO) = N(O)_{CO} Тогда:

\nu(CO) = \frac{N}{N_A} = \frac{1,204 \cdot 10^{23}}{6,02 \cdot 10^{23}} = 0,2 моль m(CO) = \nu(CO) \cdot M(CO) = 0,2 \cdot 28 = 5,6 г Ответ 5,6 г

Пример 5

Условие

Масса ( m ) и колличество моль неизвестного оксида ( Э_{x} {O}_{y} ) – 48 г и 1,2 моль. Найдите формулу оксида.

Решение M=\frac{m}{\nu}=\frac{48}{1,2}=40 г/моль

Если y=1 , то x \cdot M(Э)=40-16=24 г/моль -Mg

Значит формула оксида - MgO

Ответ MgO.

Моль - это не просто единица измерения, а ключ к пониманию количественных отношений в химии. Освоив эти понятия, вы сможете уверенно проводить расчёты и глубже понимать химические процессы.

Запомните: 1 моль любого вещества всегда содержит одинаковое число частиц - 6,02\cdot 10^23 . Но масса 1 моля разная и зависит от молярной массы вещества.