Количество вещества. Моль. Молярная масса

Научиться понимать, что такое количество вещества, моль и молярная масса, и как они связаны между собой.

В реальной жизни мы не можем взвесить одну молекулу, но нам нужно знать, сколько вещества взять для реакции. Моль — это «мост» между миром частиц и миром граммов, который используют в кулинарии (пропорции), в медицине (дозировки), в промышленности (расчет сырья) и в науке.

• Количество вещества — это физическая величина, показывающая, сколько структурных единиц (атомов, молекул, ионов) содержится в порции вещества.
• Один моль — это такое количество вещества, в котором содержится 6,022 × 10²³ частиц (атомов, молекул или ионов).
• Число 6,022 × 10²³ называют постоянной Авогадро (Nₐ) в честь итальянского ученого Амедео Авогадро.
• Молярная масса (M) — это масса одного моля вещества, она численно равна относительной молекулярной (или атомной) массе, но выражается в г/моль.
• Связь между массой (m), количеством вещества (n) и молярной массой (M) выражается формулой: m = n × M.
• Связь между числом частиц (N) и количеством вещества (n): N = n × Nₐ.
• Молярная масса — это индивидуальная характеристика вещества, она не зависит от способа получения или агрегатного состояния.

Количество вещества

Физическая величина, которая показывает, сколько структурных единиц (атомов, молекул, ионов) содержится в данной порции вещества. Обозначается буквой n, измеряется в молях.

Моль

Единица измерения количества вещества. Один моль содержит столько же частиц, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода-12, а именно 6,022 × 10²³ частиц.

Постоянная Авогадро (Nₐ)

Число частиц в одном моле вещества, равное 6,022 × 10²³ моль⁻¹. Это очень большое число, показывающее, как много частиц в одном моле.

Молярная масса (M)

Масса одного моля вещества, выраженная в граммах на моль (г/моль). Численно равна относительной молекулярной (или атомной) массе, но имеет размерность.

Масса вещества (m)

Количество вещества в граммах, которое можно взвесить на весах. Связана с количеством вещества через молярную массу.

• Один моль любого вещества содержит одинаковое число частиц — 6,022 × 10²³. Это число называется постоянной Авогадро.
• Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе (Mᵣ), но выражается в г/моль. Например, M(H₂O) = 18 г/моль, так как Mᵣ(H₂O) = 18.
• Формула для расчета массы: m = n × M, где m — масса в граммах, n — количество вещества в молях, M — молярная масса в г/моль.
• Формула для расчета числа частиц: N = n × Nₐ, где N — число частиц, n — количество вещества, Nₐ — постоянная Авогадро.
• Молярная масса вещества равна сумме молярных масс атомов, входящих в его состав, с учетом их индексов. Например, M(H₂SO₄) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 г/моль.
• Масса одного моля вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной массе, поэтому для расчетов часто используют периодическую таблицу.

1. Пример 1расчёт
   • Если в рецепте нужно взять 2 моля сахара (C₁₂H₂₂O₁₁), то его молярная масса равна 342 г/моль, значит
   • нужно отвесить 2 × 342 = 684 г сахара
2. Пример 2случай
   • В одном стакане воды (примерно 180 г) содержится 10 моль воды, то есть 10 × 6,022 × 10²³ ≈ 6 × 10²⁴ молекул
3. Пример 3случай

   Когда мы дышим, мы вдыхаем кислород. Один моль кислорода (32 г)

   Пояснение

   • это примерно 22,4 литра газа при нормальных условиях, что соответствует объему небольшого воздушного шарика
4. Пример 4случай
   • В аптеке, чтобы приготовить раствор, фармацевт знает, что 1 моль глюкозы (C₆H₁₂O₆) весит 180 г, поэтому для 0,5 моля нужно взять 90 г

• Если взять один моль (18 г) воды, то в нем содержится 6,022 × 10²³ молекул. Если бы мы считали эти молекулы со скоростью одна в секунду, нам понадобилось бы около 19 миллионов лет!
• Постоянная Авогадро названа в честь итальянского ученого Амедео Авогадро, который в 1811 году предположил, что в равных объемах газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.
• Один моль монет в один рубль, если разложить их по всей поверхности Земли, покрыл бы ее слоем толщиной в несколько километров.
• Масса одного моля атомов углерода равна 12 г — именно это значение было выбрано как эталон для определения моля.

• При работе с веществами всегда используйте защитные очки и перчатки, даже если вещество кажется безвредным.
• Не пробуйте вещества на вкус и не вдыхайте их пары — многие химические соединения токсичны.
• При взвешивании сыпучих веществ используйте шпатель, а не руки, чтобы избежать контакта с кожей.

• Относительная молекулярная масса (урок 12)
• Молярный объем газов (урок 14)
• Расчеты по химическим уравнениям (урок 15)
• Массовая доля элемента в соединении (урок 16)