Кількість речовини стала вогодро молярний об'єм. Що таке моль у хімії

Вчора обіцяв пояснити це доступною мовою. Річ важлива розуміння хімії. Якщо один раз зрозуміти, то потім уже не забудеш.

Хімія має свою мову, як будь-яка наука. 2H 2 + O 2 → 2H 2 O - хімічною мовою запис реакції утворення води з простих речовин, водню (H) та кисню (O). Маленькі цифри відносяться до кількості атомів (Вони стоять після символу хімічного елемента), великі – до кількості молекул. З рівняння видно що двімолекули водню з'єднуються з однієїмолекулою кисню і в результаті виходить двімолекули води. Увага – це дуже важливо зрозуміти! Сполучаються саме молекули з молекулами, не «грам із грамом», а молекула з молекулою.

Ця пропорція збережеться завжди:

Все було б добре, але є дві проблеми. Перша - у реального життями не зможемо відміряти мільйон мільйонів кисню або водню. Ми зможемо відміряти один грам чи одну тонну реактивів. Друга – молекули дуже маленькі. В одній склянці води їх 6,7 10 24 штук. Або, у звичайному записі 6,7 трильйонів трильйонів (саме так - майже сім трильйонів разів по трильйону молекул). Оперувати такими цифрами незручно.

Який вихід? Молекули теж мають масу, нехай дуже маленьку. Ми просто беремо масу однієї молекули, множимо на кількість молекулі отримуємо необхідну нам масу. Домовилися так – беремо дуже велика кількістьмолекул (600 мільярдів трильйонів штук) і винаходимо для цієї кількості спеціальну одиницю виміру моль. Як для 12 штук чогось є спеціальна назва «дюжина», і коли говорять про «десять дюжин», то мають на увазі 120 штук. 5 дюжин яєць = 60 шт. Так і з молями. 1 моль - це 600 мільярдів трильйонів молекул або, в математичній нотації, 6,02 · 10 23 молекул. Тобто коли нам кажуть «1 моль» водню, ми знаємо, що йдеться про 600 мільярдів трильйонів молекул водню. Коли говорять про 0,2 молі води, то ми розуміємо, що йдеться 120 мільярдів трильйонів молекул води.

Ще раз - моль це просто така лічильна одиниця, тільки спеціально для молекул. Як "десяток", "дюжина" або "мільйон", тільки набагато більше.

Продовжуючи таблицю вище, можна написати:

Першу проблему ми вирішили, писати 1 моль або 2 моля набагато зручніше ніж 600 мільярдів трильйонів молекул або 1,2 трильйони трильйонів молекул. Але для однієї зручності не варто було город городити. Друга проблема, як пам'ятаємо, перехід від кількості молекул(не рахувати ж їх поштучно!) масі речовини, До того що ми можемо відміряти на терезах. Така кількість молекул в одному молі (адже вона трохи дивна, некругла - 6,02 · 10 23 молекул) обрано неспроста. Один моль молекул вуглецю важить рівно 12 грам.

Зрозуміло, що всі молекули різні. Є великі і важкі - у них може бути багато атомів, або не дуже багато, але самі атоми важкі. А є маленькі та легкі молекули. Для кожного атома і для багатьох молекул є в довідниках таблиці з них молярною масою . Тобто з вагою одного моля таких молекул (якщо ні, можна легко самим порахувати, склавши молярні маси всіх атомів, з яких складено молекулу). Молярна маса вимірюється в грам/моль (скільки грам важить один моль, тобто скільки грам важать 6,02 10 23 молекул). Адже ми пам'ятаємо що моль - просто лічильна одиниця. Ну якби в довіднику писали - 1 дюжина курячих яєцьважить 600 грам, а 1 дюжина страусових важить 19 кілограм. Дюжина – просто кількість (12 штук), а самі яйця, куряче або страусине, важать по-різному. І дюжина таких чи інших яєць теж по-різному важить.

Так само і з молекулами. 1 моль дрібних і легких молекул водню важить 2 грами, а 1 моль великих молекул сірчаної кислоти - 98 грам. 1 моль кисню важить 32 грами, 1 моль води - 18 грам. Ось картинка для прикладу, де видно маленькі молекули водню та великі молекуликисню. Ця картинка - графічне відображенняреакції 2H2 + O2 → 2H2O.

Продовжуємо заповнювати таблицю:

Бачите перехід від кількості молекулдо них масі? Бачите, що виконується закон збереження речовини? 4 грами + 32 грами дали 36 грам.

Тепер ми можемо вирішувати прості завданняз хімії. Ось найпримітивніша: Було 100 молекул кисню та 100 молекул водню. Що станеться внаслідок реакції? Ми знаємо, що на 1 молекулу кисню потрібно 2 молекули водню. Тому прореагують усі 100 молекул водню (і утворюється 100 молекул води), а ось кисень прореагує не весь, ще 50 молекул залишиться. Кисень у надлишку.

Молекули штуками, як я вже сказав вище, ніхто не рахує. Речовини зазвичай відміряють грамами. Тепер завдання з шкільного підручника: є 10 г водню і 64 г кисню, що буде якщо їх змішати? Ми для початку повинні перевести маси в молі (тобто кількість молекул або кількість речовини, як кажуть хіміки). 10 г водню - це 5 моль водню (1 моль водню важить 2 грами). 64 р. кисню - це 2 моля (1 моль важить 32 грами). Ми знаємо, що на 1 моль кисню при реакції йде 2 моля водню. Значить, у нашому випадку прореагує весь кисень (2 моля) та 4 моля водню з п'яти. Вийде 4 моля води і ще залишиться один моль водню.

Перекладемо відповідь знову на грами. Прореагує весь кисень (64 г) і 8 г водню (4 моля * 2 г/моль). 1 моль водню залишиться таким, що не прореагував (це 2 грами) і вийде 72 грами води (4 моля * 18 г/моль). Закон збереження речовини знову виконується – 64 + 10 = 72 + 2.

Думаю, що тепер уже всім має бути зрозуміло. 1 моль – просто кількість молекул. Молярна маса – це маса одного моля. Вона потрібна для того, щоб переходити від маси речовини (з якої ми працюємо в реальному світі) до кількості молекул, чи кількості речовини, необхідного для реакцій.

Знову повторимося:

а) речовини реагує у співвідношенні n молекул одного до m молекул іншого. Ця пропорція буде однаковою і для 100 молекул вихідної речовиниі для ста трильйонів, або для ста трильйонів трильйонів.
б) для зручності, щоб не вважати молекули штуками, вигадали спеціальну лічильну одиницю- моль, тобто відразу 6,02 · 1023 молекул. Кількість цих молей називають звичайною «кількість речовини»
в) моль кожної речовини важить по-різному, т.к. молекули та атоми, з яких складається речовини, самі важать по-різному. Маса одного молячи речовини називається його молярною масою. Ще один приклад - звичайна і силікатна цегла важить по-різному. Якщо ми проведемо аналогію, то "вага тисячі цегли" - це "молярна маса" (з тією відмінністю що молекул не 1000, а більше). Маса цієї «тисячі цегли» різна для силікатної та звичайної цегли.
г) весь цей город городимо для того, щоб легко можна було переходити від маси реактивів до кількості речовини (кількості молекул, кількості молей) і назад. А переходити туди/назад потрібно тому, що в реальному світі ми відміряємо реактиви грамами, а хімічні реакціїйдуть пропорційно не масі, а кількості молекул.

P.S. Хімікам та іншим – я тут спеціально багато спрощував. Не треба мені пояснювати, що 12 грам важить не 1 моль вуглецю, а 1 моль молекул ізотопу С 12 , або про те, що замість «молекул» потрібно було б писати « структурних одиниць» (Молекул, іонів, атомів ...), спеціально не згадав що 1 моль газу займає однаковий обсяг при однакових умовах і ще багато іншого

Що мені не подобалося у підручниках - лише формальне визначення молячи, без вказівки сенсу цього поняття і для чого це потрібно.

Інструкція

Щоб знайти моль речовини, потрібно запам'ятати дуже просте правило: маса одного молячи будь-якого речовиничисельно дорівнює його молекулярній масі, що тільки виражається в інших величинах. А як визначається? За допомогою таблиці Менделєєва ви дізнаєтесь атомну масу кожного елемента, що входить до молекули речовини. Далі потрібно скласти атомні маси з урахуванням індексу кожного елемента та вийде відповідь.

Порахуйте його молекулярну масу з урахуванням індексу кожного елемента: 12*2 + 1*4 + 16*3 = 76 а. ( атомних одиницьмаси). Отже, його молярна маса (тобто маса одного моля) також становить 76, тільки її розмірність: г/ моль. Відповідь: одна мольселітри важить 76 грам.

Припустимо, вам задано таке завдання. Відомо, що маса 179,2 якогось газу становить 352 грами. Необхідно визначити, скільки важить один мольцього газу. Відомо, що за нормальних умоваходин мольбудь-якого газу або суміші газів займає об'єм приблизно 22,4 літра. А у вас 179,2 літри. Виконайте обчислення: 179,2/22,4 = 8. Отже, у цьому обсязі міститься 8 молей газу.

Розділивши відому за умовами завдання масу на кількість молей, отримайте: 352/8 = 44. Отже, один мольцього газу важить 44 грами - це газ, СО2.

Якщо є якась кількість газу масою М, укладена в об'ємі V при заданій температурі Т і тиску P. Потрібно визначити його молярну масу (тобто знайти, до чого дорівнює його моль). Вирішити завдання вам допоможе універсальне рівняння Менделєєва-Клапейрона: PV = MRT/m, де m – та сама молярна маса, яку нам треба визначити, а R – універсальна газова стала, рівна 8,31. Перетворюючи рівняння, отримайте: m = MRT/PV. Підставивши у формулу відомі величини, ви знайдете, чому дорівнює мольгазу.

Корисна порада

У розрахунках зазвичай використовуються заокруглені величини атомних вагелементів. Якщо потрібна більш висока точність, округлення неприпустимо.

Різні формули допоможуть знайти кількість речовини, одиницею вимірювання якої є моль. Також кількість речовини можна визначити за рівнянням реакції, даної в задачі.

Інструкція

Якщо хімічна речовина складається з молекул, в одному молі цієї речовини буде 6,02x10^23 молекул. Так, 1 моль водню H2 – це 6,02x10^23 молекул H2, 1 моль води H2O – це 6,02x10^23 молекул H2O, 1 моль C6H12O6 – це 6,02x10^23 молекул C6H12O6.

Якщо речовина складається з атомів, в одному молі цієї речовини буде міститися Авогадрове число атомів - 6,02x10^23. Це стосується, наприклад, 1 молю заліза Fe або сірки S.

Про що говорить кількість речовини

Отже, 1 моль будь-якого хімічної речовинимістить Авогадрове число частинок, що становлять дана речовина, тобто. близько 6,02x10^23 молекул або атомів. Загальна кількість речовини (кількість молей) латинською літерою n або грецькою літерою"ню". Його можна знайти по відношенню загальної кількостімолекул або атомів речовини до молекул в 1 молі – Авогадро:

n=N/N(A), де n – кількість речовини (моль), N – кількість частинок речовини, N(A) – число Авогадро.

Звідси можна виразити і число частинок у заданій кількості речовини:

Фактичну масу одного моля речовини називають його молярною масою і позначають букою M. Вона виражається в «грамах на моль» (г/моль), але чисельно дорівнює відносної молекулярної маси речовини Mr (якщо речовина складається з молекул) або відносної атомної маси речовини Ar, якщо речовина складається із атомів.

Відносні маси елементів можна визначити за таблицею Менделєєва (зазвичай при розрахунках їх округляють). Так, для водню це 1, для літію – 7, для вуглецю – 12, для кисню – 16 тощо. Відносні молекулярні масискладаються з відносних атомних мас компонентів молекули атомів. Наприклад, відносна молекулярна маса води H2O

Mr(H2O)=2xAr(H)+Ar(O)=2x1+16=18.

Відносні атомні та молекулярні маси – безрозмірні величини, оскільки виражають масу атома та молекули щодо умовної одиниці – 1/12 маси атома вуглецю.

У типових задачахзазвичай потрібно знайти, скільки молекул або атомів міститься в заданій кількості речовини, що становить задану кількістьречовини, скільки молекул у заданій масі. Важливо розуміти, що речовини вказує на кількість молей кожного елемента, що входить до його складу. Тобто 1 моль H2SO4 містить 2 моли атомів водню H, 1 моль атомів сірки S, 4 моля атомів кисню O.

Міль – кількість речовини, яка містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів міститься в 12 г 12 С, причому структурними елементами зазвичай є атоми, молекули, іони та ін. Маса 1 моль речовини, виражена в грамах, чисельно дорівнює його мол. масі. Так, 1 моль натрію має масу 22,9898 г і містить 6,02 10 23 атомів; 1 моль фториду кальцію CaF 2 має масу (40,08 + 2·18,998) = 78,076 г і містить 6,02·10 23 молекул, як і 1 моль тетрахлориду вуглецю CCl 4 маса якого дорівнює (12,011 + 4·35, 153,823 р тощо.

Закон Авогадро.

На зорі розвитку атомної теорії(1811) А.Авогадро висунув гіпотезу, згідно з якою за однакових температур і тиску в рівних обсягах ідеальних газівміститься однакове числомолекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідне слідство кінетичної теорії, і зараз вона відома як закон Авогадро. Його можна сформулювати так: один моль будь-якого газу при однакових температурі і тиску займає один і той же об'єм, при стандартних температурі і тиску (0 ° С, 1,01Ч10 5 Па) дорівнює 22,41383 л. Ця величина відома як молярний об'єм газу.

Сам Авогадро не робив оцінок числа молекул у заданому обсязі, але розумів, що це дуже велика величина. Першу спробу знайти число молекул, що займають даний обсяг, зробив у 1865 р. Й.Лошмідт; було встановлено, що 1 см 3 ідеального газуза нормальних (стандартних) умов міститься 2,68675Ч10 19 молекул. На ім'я цього вченого зазначена величина була названа числом (чи постійною) Лошмідта. З того часу було розроблено велике число незалежних методіввизначення числа Авогадро. Чудовий збіг набутих значень є переконливим свідченням реального існуваннямолекул.

Метод Лошмідта

представляє лише історичний інтерес. Він заснований на припущенні, що зріджений газскладається з щільно запакованих сферичних молекул. Вимірюючи об'єм рідини, яка утворилася з даного об'єму газу, і знаючи приблизно об'єм молекул газу (цей обсяг можна було уявити виходячи з деяких властивостей газу, наприклад, в'язкості), Лошмідт отримав оцінку числа Авогадро ~10 22 .

Визначення, що ґрунтується на вимірі заряду електрона.

Одиниця кількості електрики, відома як число Фарадея F, – це заряд, який переноситься одним молем електронів, тобто. F = Ne, де е- Заряд електрона, N- Число електронів в 1 моль електронів (тобто число Авогадро). Число Фарадея можна визначити, вимірюючи кількість електрики, необхідне розчинення або осадження 1 моль срібла. Ретельні виміри, виконані Національним бюро стандартів США, дали значення F= 96490,0 Кл, а заряд електрона виміряний різними методами(зокрема, у дослідах Р.Міллікена), дорівнює 1,602Ч10 -19 Кл. Звідси можна знайти N. Цей метод визначення числа Авогадро, мабуть, є одним із найточніших.

Експерименти Перрена.

Виходячи з кінетичної теорії, було отримано вираз, що включає число Авогадро, що описує зменшення щільності газу (наприклад, повітря) з висотою стовпа цього газу. Якби вдалося підрахувати число молекул 1 см 3 газу на двох різних висотах, то, скориставшись зазначеним виразом, ми могли б знайти N. На жаль, зробити це неможливо, оскільки молекули невидимі. Однак у 1910 Ж.Перрен показав, що згаданий вираз справедливий і для суспензій колоїдних частинок, які помітні в мікроскопі. Підрахунок числа частинок, що знаходяться на різній висотіу стовпі суспензії дав число Авогадро 6,82Ч10 23 . З іншої серії експериментів, в яких вимірювалося середньоквадратичне усунення колоїдних частинок в результаті їх броунівського руху, Перрен отримав значення N= 6,86Ч10 23 . Надалі інші дослідники повторили деякі з експериментів Перрена і отримали значення, що добре узгоджуються з нині прийнятими. Слід зазначити, що експерименти Перрена стали поворотним моментом по відношенню до вчених до атомної теорії речовини – раніше деякі вчені розглядали її як гіпотезу. В.Оствальд, видатний хімік того часу, так висловив цю зміну у поглядах: «Відповідність броунівського руху вимогам кінетичної гіпотези... змусила навіть песимістично налаштованих учених говорити про експериментальний доказ атомної теорії».

Розрахунки з використанням числа Авогадро.

За допомогою числа Авогадро було отримано точні значеннямаси атомів і молекул багатьох речовин: натрію, 3,819×10 –23 г (22,9898 г/6,02×10 23), тетрахлориду вуглецю, 25,54×10 –23 г і т.д. Можна також показати, що в 1 г натрію повинно бути приблизно 3Ч10 22 атомів цього елемента.
Див. також

Закон Авогадро

На зорі розвитку атомної теорії () А. Авогадровисунув гіпотезу, згідно з якою при однакових температурі та тиску в рівних обсягахідеальних газів міститься однакова кількість молекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідним наслідком кінетичної теорії, і зараз вона відома як закон Авогадро. Його можна сформулювати так: один моль будь-якого газу при однакових температурі і тиску займає один і той же об'єм, при нормальних умовахрівний 22,41383 . Ця величина відома як молярний об'єм газу.

Сам Авогадро не робив оцінок числа молекул у заданому обсязі, але розумів, що це дуже велика величина. Першу спробу знайти число молекул, що займають даний обсяг, зробив у році Й. Лошмідт . З обчислень Лошмідта випливало, що для повітря кількість молекул на одиницю об'єму становить 1,81·10 18 см −3 , що приблизно в 15 разів менше справжнього значення. Через 8 років Максвеллпривів набагато ближчу до істини оцінку «близько 19 мільйонів мільйонів» молекул на кубічний сантиметр, або 1,9 · 10 19 см -3. Насправді в 1 см ³ ідеального газу за нормальних умов міститься 2,68675 · 10 19 молекул. Ця величина була названа числом (або постійною) Лошмідта. З того часу було розроблено велику кількість незалежних методів визначення числа Авогадро. Чудовий збіг отриманих значень є свідченням реальної кількості молекул.

Вимірювання константи

Офіційно прийняте на сьогодні значення числа Авогадро було виміряно у 2010 році. Для цього використовувалися дві сфери, зроблені з кремнію-28. Сфери були отримані в Інституті кристалографії імені Лейбніца і відполіровані в австралійському Центрі високоточної оптики настільки гладко, що висоти виступів на їхній поверхні не перевищували 98 нм. Для їх виробництва був використаний високочистий кремній-28, виділений в нижегородському Інституті хімії високочистих речовин РАН з високозбагаченого кремнію-28 тетрафториду кремнію, отриманого в Центральне конструкторське бюро машинобудуванняв Санкт-Петербурзі.

Маючи в своєму розпорядженні такі практично ідеальні об'єкти, можна з високою точністю підрахувати число атомів кремнію в кулі і тим самим визначити число Авогадро. Згідно з отриманими результатами, воно дорівнює 6,02214084(18)×10 23 моль −1 .

Зв'язок між константами

• Через твір постійної Больцмана Універсальна газова постійна , R=kN A.
• Через твір елементарного електричного зарядуна число Авогадро виражається постійна Фарадея , F=eN A.

Див. також

Примітки

Література

• Число Авогадро // Велика Радянська Енциклопедія

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Число Авогадро" в інших словниках:

- (постійна Авогадро, позначення L), постійна, рівна 6,022231023, відповідає числу атомів або молекул, що містяться в одному МОЛІ речовини … Науково-технічний енциклопедичний словник

число Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis chemija apibrėžtis Dalelių (atomų, molekulių, jonų) skaičius viename medžiagos molyje, lygus (6,02204±0,000031)·10²³ mol⁻¹. santrumpa(os) Santrumpą žr. Pride. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys:… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

число Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Avogadro's constant; Avogadro's number vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. постійна Авогадро, f; число Авогадро, n pranc. constante d’Avogadro, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas

Авогадро постійна (число Авогадро)- Число частинок (атомів, молекул, іонів) в 1 моле речовини (моль це кількість речовини, в якому міститься стільки ж частинок, скільки атомів міститься точно в 12 грамах ізотопу вуглецю 12), що позначається символом N = 6,023 1023. Одна з ... Початки сучасного природознавства

- (число Авогадро), кількість структурних елементів (атомів, молекул, іонів або ін. ч ц) в од. колва в ва (в одному молі). Названа на честь А. Авогадро, позначається NA. А. п. одна з фундаментальних фізичних констант, суттєва для визначення мн. Фізична енциклопедія

- (число Авогадро; позначається NА), число молекул або атомів в 1 моле речовини, NА = 6,022045(31) х 1023моль 1; назв. на ім'я А. Авогадро … Природознавство. Енциклопедичний словник

- (число Авогадро), число частинок (атомів, молекул, іонів) в 1 моле ва. Позначається NA і дорівнює (6,022045... Хімічна енциклопедія

Na = (6,022045±0,000031)*10 23 число молекул у молі будь-якої речовини або число атомів у молі простої речовини. Одна з фундаментальних постійних, за допомогою якої можна визначити такі величини, як, наприклад, масу атома чи молекули (див. … Енциклопедія Кольєра