Объяснение что такое «моль», «молярная масса» и «количество вещества» - Виталий Чихарин.
Одной из основных единиц в Международной системе единиц (СИ) является единица количества вещества – моль.
Моль – это такое количество вещества, которое содержит столько структурных единиц данного вещества (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода 12 С .
Учитывая, что значение абсолютной атомной массы для углерода равно m (C) = 1,99 · 10 26 кг, можно рассчитать число атомов углерода N А , содержащееся в 0,012 кг углерода.
Моль любого вещества содержит одно и то же число частиц этого вещества (структурных единиц). Число структурных единиц, содержащихся в веществе количеством один моль равно 6,02·10 23 и называется числом Авогадро (N А ).
Например, один моль меди содержит 6,02·10 23 атомов меди (Cu), а один моль водорода (H 2) – 6,02·10 23 молекул водорода.
Молярной массой (M) называется масса вещества, взятого в количестве 1 моль.
Молярная масса обозначается буквой М и имеет размерность [г/моль]. В физике пользуются размерностью [кг/кмоль].
В общем случае численное значение молярной массы вещества численно совпадает со значением его относительной молекулярной (относительной атомной) массы.
Например, относительная молекулярная масса воды равна:
Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.
Молярная масса воды имеет ту же величину, но выражена в г/моль:
М (Н 2 О) = 18 г/моль.
Таким образом, моль воды, содержащий 6,02·10 23 молекул воды (соответственно 2·6,02·10 23 атомов водорода и 6,02·10 23 атомов кислорода), имеет массу 18 граммов. В воде, количеством вещества 1 моль, содержится 2 моль атомов водорода и один моль атомов кислорода.
1.3.4. Связь между массой вещества и его количеством
Зная массу вещества и его химическую формулу, а значит и значение его молярной массы, можно определить количество вещества и, наоборот, зная количество вещества, можно определить его массу. Для подобных расчетов следует пользоваться формулами:
где ν – количество вещества, [моль]; m – масса вещества, [г] или [кг]; М – молярная масса вещества, [г/моль] или [кг/кмоль].
Например, для нахождения массы сульфата натрия (Na 2 SO 4) количеством 5 моль найдем:
1) значение относительной молекулярной массы Na 2 SO 4 , представляющую собой сумму округленных значений относительных атомных масс:
Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,
2) численно равное ей значение молярной массы вещества:
М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль,
3) и, наконец, массу 5 моль сульфата натрия:
m = ν · M = 5 моль · 142 г/моль = 710 г.
Ответ: 710.
1.3.5. Связь между объемом вещества и его количеством
При нормальных условиях (н.у.), т.е. при давлении р , равном 101325 Па (760 мм. рт. ст.), и температуре Т, равной 273,15 К (0 С), один моль различных газов и паров занимает один и тот же объем, равный 22,4 л.
Объем, занимаемый 1 моль газа или пара при н.у., называется молярным объемом газа и имеет размерность литр на моль.
V мол = 22,4 л/моль.
Зная количество газообразного вещества (ν) и значение молярного объема (V мол) можно рассчитать его объем (V) при нормальных условиях:
V = ν · V мол,
где ν – количество вещества [моль]; V – объем газообразного вещества [л]; V мол = 22,4 л/моль.
И, наоборот, зная объем (V ) газообразного вещества при нормальных условиях, можно рассчитать его количество (ν):
Плохую шутку с вами может сыграть расположение под вашей квартирой продуктового магазина или какого-нибудь заведения общепита. Очень часто именно неграмотно обеспеченные условия хранения муки или злаков на складе или в подсобке магазина стимулирует активное распространение по жилому дому моли.
Случайно залететь в вашу квартиру моль способна и с лестничной площадки, но это происходит крайне редко. В любом случае откуда бы ни появилось это насекомое в вашем жилище, оно причинит немало вреда на кухне и не только. Поэтому, как только вы определили, что имеете дело непосредственно с пищевой молью, начинайте действовать.
Платяная моль
Платяная моль в квартире – это также не редкость. К тому же если таковая завелась в вашем шкафу, будьте уверенны: в первую очередь пострадают именно натуральные ткани – меха и шерсть. Для такого рода насекомых не имеет значения, в каком состоянии находится ваша любимая вещь, постиранная она или нет. 
Главное для нее, наличие этого гастрономического деликатеса. Есть два основных пути проникновения платяной моли в ваше жилище:
- через уже зараженные вещи;
- с вашими домашними питомцами.
Допустим, вы только что приобрели симпатичную вещицу и не на каком-нибудь рынке или распродаже, а в презентабельном и популярном бутике. И что из этого? Вы все равно не получаете 100-процентную гарантию отсутствия моли в дорогом магазине. Ее личинки или куколки могут оказаться на любых вещах, которые вы занесете в свой дом. Как результат, испорченная обивка мебели и одежда, ковры и меховые изделия. Такого рода неприятности могут постигнуть вас даже после похода в дорогой магазин.
- бобтейл;
- ризеншнауцер;
- жесткошерстная такса;
- южнорусская овчарка и т.д.
Если вы хозяин одного из таких созданий, обеспечьте своего питомцу полноценную защиту от моли.
Если же говорить об одежде и обуви, за которыми следить необходимо вдвойне, к категории риска относятся:
При этом если вы уже заприметили в своей квартире или частном доме этого вредителя, постарайтесь определить, совершали ли вы непосредственно перед этим какие-либо покупки? Вполне возможно, что именно они послужили причиной возникновения в вашем жилище моли.
Профилактика появления
Избавиться от платяной моли в доме можно и при помощи эффективных ароматизированных средств. К примеру, разложите на полках в шкафу апельсиновые корки (их необходимо обновлять после окончательного засыхания) или лаванду. Высокую эффективность показывают и эфирные масла. Причем необязательно наносить средство на поверхность, достаточно лишь оставить на полке открытый флакон с одним из эфирных масел.
В химии широко используется понятие «моль ». Это такое количество вещества , в котором содержится приблизительно 6,02214*10^23 его элементарных частиц - молекул, ионов или атомов. Для облегчения расчетов это огромное число, которое называется числом Авогадро, часто округляют до 6,022*10^23. Моль измеряется в граммах.
Инструкция
Чтобы найти моль вещества , нужно запомнить очень простое правило: масса одного моля любого вещества численно равна его молекулярной массе, только выражается в других величинах. А как определяется молекулярная масса? С помощью таблицы Менделеева вы узнаете атомную массу каждого элемента, входящего в состав молекулы вещества . Далее нужно сложить атомные массы с учетом индекса каждого элемента и получится ответ.
Например, широко используемое в сельском хозяйстве удобрение, аммиачная селитра (или по-другому аммоний азотнокислый). Формула этого вещества NH4NO3. Как определить, чему равен его моль ? Прежде всего запишите эмпирическую (то есть общую) формулу вещества : N2H4O3.
Посчитайте его молекулярную массу с учетом индекса каждого элемента: 12*2 + 1*4 + 16*3 = 76 а.е.м. (атомных единиц массы). Следовательно, его молярная масса (то есть масса одного моля) также составляет 76, только ее размерность: грамм/моль . Ответ: один моль аммиачной селитры весит 76 грамм.
Предположим, вам задана такая задача. Известно, что масса 179,2 литров какого-то газа составляет 352 грамма. Необходимо определить, сколько весит один моль этого газа. Известно, что при нормальных условиях один моль любого газа или смеси газов занимает объем, приблизительно равный 22,4 литра. А у вас 179,2 литра. Произведите вычисление: 179,2/22,4 = 8. Следовательно, в этом объеме содержится 8 молей газа.
Разделив известную по условиям задачи массу на количество молей, получите: 352/8 = 44. Следовательно, один моль этого газа весит 44 грамма - это углекислый газ, СО2.
Если имеется какое-то количество газа массой М, заключенное в объеме V при заданной температуре Т и давлении P. Требуется определить его молярную массу (то есть найти, чему равен его моль ). Решить задачу вам поможет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона: PV = MRT/m, где m – та самая молярная масса, которую нам надо определить, а R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31. Преобразуя уравнение, получите: m = MRT/PV. Подставив в формулу известные величины, вы найдете, чему равен моль газа.
Различные формулы помогут найти количество вещества, единицей измерения которого является моль . Также количество вещества можно найти по уравнению реакции, данной в задаче.
Инструкция
Имея массу и название вещества без труда можно найти количество вещества: n = m/M, где n - количество вещества (моль ), m - масса вещества (г), M - молярная масса вещества(г/моль ). Например, масса хлорида натрия равна 11,7 г, найти количество вещества. Чтобы подставить в формулу необходимые значения, нужно найти молярную массу хлорида натрия: M(NaCl) = 23+35,5 = 58,5 г/моль . Подставляем: n(NaCl) = 11,7/58,5 = 0,2 моль .
Если речь идет о газах, то имеет место такая формула: n = V/Vm, где n - количество вещества(моль ), V - объем газа(л), Vm - молярный объем газа. При нормальных условиях(давлении 101 325 Па и температуре 273 К) молярный объем газа является величиной постоянной и равен 22,4 л/моль . Например, какое количество вещества будет иметь азот объемом 30л при нормальных условиях? n(N2) = 30/22,4 = 1,34 моль .
Еще одна формула: n = N/NA, где n - количество вещества(моль ), N - число молекул, NA - постоянная Авогадро, равна 6,02*10 в 23 степени(1/моль ).Например,какое количество вещества заключается в 1,204*10 в 23 степени? Решаем: n = 1,204*10 в 23 степени/6,02*10 в 23 степени = 0,2 моль .
По любому уравнению реакции можно найти количество веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся в результате нее. 2AgNO3 + Na2S = Ag2S + 2NaNO3. Из этого уравнения видно, что 2 моль
нитрата серебра провзаимодействовало с 1 моль
сульфида натрия, в результате этого образовалось 1 моль
сульфида серебра и 2 моль
нитрата натрия. С помощью этих количеств веществ можно найти другие величины требующиеся в задачах.Рассмотрим на примере.
К раствору, содержащему нитрат серебра массой 25,5 г, прилили раствор, содержащий сульфид натрия. Какое количество вещества сульфида серебра образуется при этом?
Сначала находим количество вещества нитрата серебра, предварительно рассчитав его молярную массу. M(AgNO3) = 170 г/моль
. n(AgNO3) = 25,5/170 = 0,15 моль
. Уравнение реакции для этой задачи написано выше, из него следует, что из 2 моль
нитрата серебра образуется 1 моль
сульфида серебра. Определяем сколько моль
сульфида серебра образуется из 0,15 моль
нитрата серебра: n(Ag2S) = 0,15*1/2 = 0,075 моль
.
С понятием "моль" сталкивается каждый школьник, который начинает изучать химию. С более сложными понятиями, такими как концентрация, молярность растворителя, тяжело разобраться, не зная, что такое моль. Можно сделать вывод, что моль - одно из важнейших понятий в химии. Многие задачи нельзя решить, не определив количество молей.
Определение
Так что такое моль в химии? Пояснение дать довольно просто: это единица, в которой выражается количество вещества, одна из единиц СИ. Определение того, что такое моль в химии, можно сформулировать и таким образом: 1 моль эквивалентен содержится структурных частиц в 12 г карбона-12.
Как было установлено, в 12 г этого изотопа содержится количество атомов, численно равное постоянной Авогадро.
Происхождение понятия
Немного разобравшись с тем, что такое моль в химии с помощью определений, обратимся к истории этого понятия. Как принято считать, термин "моль" ввел немецкий химик Вильгельм Освальд, получивший Нобелевскую премию в 1909 году. Слово "моль", очевидно, происходит от слова "молекула".
Интересный факт - гипотеза Авогадро о том, что при одинаковых условиях в одинаковых объемах разных газов содержится одно и то же количество вещества, было выдвинута задолго до Освальда, да и сама константа была подсчитана Авогадро еще в начале XIX века. То есть хоть понятия "моль" и не существовало, само представление о количестве вещества уже было.
Основные формулы
Количество вещества находится по-разному, в зависимости от данных задачи. Такой вид имеет самая распространенная формула, в которой эта величина выражается отношением массы к молярной массе:
Стоит сказать, что количество вещества - величина аддитивная. То есть, чтобы посчитать значение этой величины для смеси, нужно сначала определить количество вещества для каждого ее элемента и сложить их.
Другая формула применяется, если известно количество частиц:
Если в задаче указано, что процесс происходит при нормальных условиях, можно воспользоваться следующим правилом: при нормальных условиях любой газ занимает инвариантный объем - 22,4 л. Тогда можно воспользоваться следующим выражением:
Количество вещества выражается из уравнения Клапейрона:
Знание того, что такое моль в химии и основных формул для определения количества молей вещества, дает возможность значительно быстрее решать многие задачи. Если известно количество вещества, можно найти массу, объем, плотность и другие параметры.
Большинство учеников средних школ одним из самых сложных и неприятных предметов для себя считают химию. На самом же деле химия не сложнее той же физики, или математики, а в некоторых случаях гораздо интереснее их. Многие ученики еще не приступив к изучению химии уже подсознательно ее бояться, наслушавшись отзывов от старшеклассников обо всех «ужасах» данного предмета и «тирании» его преподавателя.
Другой причиной сложностей с химией является то, что в ней используются некоторые специфические ключевые понятия и термины, с которыми ученик никогда ранее не сталкивался и аналогию которым сложно найти в обычной жизни. Без соответствующего объяснения со стороны преподавателя данные термины так и остаются непонятыми учениками, что затрудняет весь последующий процесс изучения химия.
Одним из таких терминов является понятие молярной массы вещества и задачи по ее нахождению. Это является основой основ всего предмета химии.
Что такое молярная масса вещества
Классическое определение гласит, что молярная масса
- это масса одного моль вещества. Вроде бы все просто, но остается непонятным что такое «один моль» и имеет ли она какую-то связь с насекомыми.
Моль – это количество вещества, в котором содержится определенное количество молекул, если быть точным, то 6,02 ∙ 10 23 . Это число называется постоянной или числом Авогадро.
Все химические вещества имеют разный состав и размер молекул. Следовательно, если взять одну порцию, состоящую из 6,02 ∙ 10 23 молекул, то у разных веществ будет свой объем и своя масса этой порции. Масса данной порции и будет являться молярной массой конкретного вещества. Молярная масса традиционно обозначается в химии буквой M и имеет размерность г/моль и кг/моль.
Как найти молярную массу вещества
Прежде чем приступить к вычислению молярной массы вещества необходимо четко уяснить ключевые понятия, связанные с ней.
- Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе, если структурными единицами вещества являются молекулы. Молярная масса вещества также может быть равна относительной атомной массе, если структурными единицами вещества являются атомы.
- Относительная атомная масса показывает во сколько раз масса атома конкретного химического элемента больше заранее определенной постоянной величины за которую принята масса 1/12 части атома углерода. Понятие относительной атомной массы введено для удобства, так как человеку сложно оперировать столь малыми числами как масса одного атома.
- Если вещество состоит из ионов, то в этом случае говорят о его относительной формульной массе
. Например, вещество карбонат кальция CaCO 3 состоит из ионов.
- Относительную атомную массу вещества конкретного химического элемента можно найти в периодической таблице Менделеева. Например, для химического элемента углерода относительная атомная масса равна 12,011. Относительная атомная масса не имеет единиц измерения. Молярная масса углерода будет равна, как уже было сказано выше, относительной атомной, но при этом у нее появятся единицы измерения. То есть молярная масса углерода будет равна 12 г/моль. Это означает, что 6,02 ∙ 10 23 атомов углерода будут весить 12 грамм.
- Относительную молекулярную массу можно найти как сумму атомных масс всех химических элементов, образующих молекулу вещества. Рассмотрим это на примере двуокиси углерода, или как его еще все называют углекислого газа, имеющего формулу CO 2 .
В молекулу углекислого газа входит один атом углерода и два атома кислорода. Используя таблицу Менделеева находим, что относительная молекулярная масса углекислого газа будет равна 12 + 16 ∙ 2 = 44 г/моль. Именно такой массой будет обладать порция углекислого газа, состоящая из 6,02 ∙ 10 23 молекул.
- Классическая формула нахождения молярной массы вещества в химии имеет следующий вид:
M = m/n
где, m – масса вещества, г;
n – число молей вещества, то есть сколько порций по 6,02 ∙ 10 23 молекул, атомов или ионов в нем содержится, моль.Соответственно число молей вещества может быть определено по формуле:
n = N/N a
где, N – общее число атомов или молекул;
N а – число или постоянная Авогадро, равная 6,02 ∙ 10 23 .На этих двух формулах базируется большинство задач по нахождению молярной массы вещества в химии. Вряд ли для большинства людей будет непреодолимой трудностью использование двух взаимосвязанных отношений. Главное понять суть основных понятий таких как моль, молярная масса и относительная атомная масса и тогда решение задач по химии не вызовет у вас никаких затруднений.
Чтобы решить большинство типовых задач по химии вы также можете добавить одно из известных условий: число молекул, число молей или массу вещества. Под кнопкой Рассчитать после ее нажатия будет приведено полное решение задачи на основе введенных исходных данных.
Если в химической формуле вещества встречаются скобки, то раскройте их, добавив к каждому элементу соответствующий индекс. Например, вместо классической формулы гидроксида кальция Ca(OH) 2 используйте в калькуляторе следующую формулу химического вещества CaO 2 H 2 .