Что такое моль в химии? Определение и формулы.

ХиМуЛя.com

Владельцы сайта

Галина Пчёлкина

Урок №16. Моль – единица количества вещества. Молярная масса

Моль, молярная масса

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 N_A 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 M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе A_r).
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 M_r и A_r. 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.

Читать еще: Как загрузить скин в minecraft. Как установить скин в Minecraft

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.

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

m = M · ν , ν= N / N_a ,

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

Что такое моль в химии

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

Определение

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.

Число Авогадро

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.

Количество вещества

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.

Читать еще: Как нарисовать мордочку лисы. Как мы учились рисовать лисичку.

Примеры расчетных задач

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:

Алгоритм задач на химическое уравнение

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.

зМБЧБ 1. пУОПЧОЩЕ ЪБЛПОЩ ИЙНЙЙ

1.1 уФЕИЙПНЕФТЙЮЕУЛЙЕ ЪБЛПОЩ

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

1.1.1 лПМЙЮЕУФЧП ЧЕЭЕУФЧБ – НПМШ ЧЕЭЕУФЧБ

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.

Читать еще: Выходы звезд. Лучшие выходы звезд в платьях Zac Posen

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 (N_A = 6,02·10 23 НПМШ -1 ).

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:

Источники:

http://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/8-klass/urok-no16-mol-edinica-kolicestva-vesestva-molarnaa-massa

http://www.syl.ru/article/300526/chto-takoe-mol-v-himii

http://cde.osu.ru/courses2/course93/g1_1.html