Докладніше про молярну концентрацію. Зв'язок між масою речовини та її кількістю

Міль (російське позначення: моль ; міжнародне: mol ; застаріла назва грам-молекула(по відношенню до кількості молекул); від латів. moles - кількість, маса, лічильна множина) - одиниця виміру кількості речовини в Міжнародній системі одиниць (СІ), одна з семи основних одиниць СІ.

Моль прийнятий як основна одиниця СІ XIV Генеральною конференцією з мір і ваг (ГКМВ) в 1971 році.

Поки що визначення моля пов'язане з масою. Однак XXVI Генеральна конференція з мір і ваг (13-16 листопада 2018 року) схвалила нове визначення моля, засноване на фіксації чисельного значення постійної Авогадро. Рішення набуде чинності у Всесвітній день метрології 20 травня 2019 року.

Визначення

Точне визначення моляться так:

Міль - кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг. При застосуванні моля структурні елементи повинні бути специфіковані та можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами та іншими частинками або специфікованими групами частинок.

З визначення моля безпосередньо випливає, що молярна маса вуглецю-12 дорівнює 12 г/моль точно.

Кількість специфікованих структурних елементів в одному молі речовини називається постійною Авогадро (числом Авогадро), що позначається зазвичай як N A. Таким чином, у вуглеці-12 масою 0,012 кг міститься N A атомів. Значення постійної Авогадро, рекомендоване Комітетом за даними науки і техніки (CODATA) у 2014 році , дорівнює 6,022140857(74)⋅10 23 моль −1 . Звідси, 1 атом вуглецю-12 має масу 0,012/ N A кг = 12/ N A р. 1/12 маси атома вуглецю-12 називають атомною одиницею маси (позначення а. е. м.), і, отже, 1 а. е. м. = 0,001/ N A кг = 1/ N A р. Таким чином, маса одного молячи речовини ( молярна маса) дорівнює масі однієї частинки речовини, атома або молекули, вираженої в а. е. м. і помноженої на N A.
Наприклад, маса 1 моля літію ,має атомарну кристалічні грати, дорівнюватиме
7 а. е. м. х N A = 7 х 1/ N A г х N A моль -1 = 7 г/моль,
а маса 1 моля кисню, Що складається з двоатомних молекул
2 х 16 а. е. м. х N A = 2 х 16 х 1/ N A г х N A моль -1 = 32 г/моль.
Тобто з визначення а. е. м. випливає, що молярна маса речовини, виражена в грамах на моль, чисельнодорівнює масі найдрібнішої частки(атома або молекули) цієї речовини, вираженої в атомних одиницяхмаси.

Міль залишиться одиницею кількості речовини; але його величина буде встановлюватися фіксацією чисельного значення постійної Авогадро рівним точності 6,02214X⋅10 23 , коли вона виражена одиницею СІ моль −1 .

Тут Х замінює одну чи більше значущих цифр, які будуть визначені надалі на підставі найбільш точних рекомендацій CODATA.

XXV ГКМВ, що відбулася в 2014 році, прийняла рішення продовжити роботу з підготовки нової ревізії СІ, що включає перевизначення моля, і намітила закінчити цю роботу до 2018 року для того, щоб замінити існуючу СІ оновленим варіантом на XXVI ГКМВ того ж року.

Кратні та подовжні одиниці

Десяткові кратні та дольні одиниціутворюють за допомогою стандартних приставок СІ. Причому одиниця виміру «іоктомоль» може використовуватися лише формально, так як такі малі кількості речовини повинні вимірюватися окремими частинками (1 імоль формально дорівнює 0,602 частинки).

Свято «День молячи»

Див. також

Примітки

1. Термін грам-атомстосовно молю атомів в даний час також мало використовується.
2. Моль (одиниця кількості речовини) // Мезія – Моршанськ. - М.: Радянська енциклопедія, 1974. - (Велика радянська енциклопедія: [30 т.] / гл. ред.

Міль(російське позначення: моль ; міжнародне: mol ; застаріла назва грам-молекула(по відношенню до кількості молекул); від латів. moles - кількість, маса, лічильна множина) - одиниця виміру кількості речовини в Міжнародній системі одиниць (СІ), одна з семи основних одиниць СІ.

Моль прийнятий як основна одиниця СІ XIV Генеральною конференцією з мір і ваг (ГКМВ) в 1971 році.

Поки що визначення моля пов'язане з масою. Однак XXVI Генеральна конференція з мір і ваг (13-16 листопада 2018 року) схвалила нове визначення моля, засноване на фіксації чисельного значення постійної Авогадро. Рішення набуде чинності у Всесвітній день метрології 20 травня 2019 року.

Визначення [ | ]

Точне визначення моляться так:

Моль - кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг. При застосуванні моля структурні елементи повинні бути специфіковані та можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами та іншими частинками або специфікованими групами частинок.

З визначення моля безпосередньо випливає, що молярна маса вуглецю-12 дорівнює 12 г/моль точно.

Кількість специфікованих структурних елементів в одному молі речовини називається постійною Авогадро (числом Авогадро), що позначається зазвичай як N A. Таким чином, у вуглеці-12 масою 0,012 кг міститься N A атомів. Значення постійної Авогадро, рекомендоване Комітетом за даними науки і техніки (CODATA) у 2014 році , дорівнює 6,022140857(74)⋅10 23 моль −1 . Звідси, 1 атом вуглецю-12 має масу 0,012/ N A кг = 12/ N A р. 1/12 маси атома вуглецю-12 називають атомною одиницею маси (позначення а. е. м.), і, отже, 1 а. е. м. = 0,001/ N A кг = 1/ N A р. Таким чином, маса одного моля речовини (молярна маса) дорівнює масі однієї частинки речовини, атома або молекули, вираженої в а. е. м. і помноженої на N A.
Наприклад, маса 1 моля літію ,має атомарну кристалічну решітку, дорівнюватиме
7 а. е. м. х N A = 7 х 1/ N A г х N A моль -1 = 7 г/моль,
а маса 1 моля кисню, Що складається з двоатомних молекул
2 х 16 а. е. м. х N A = 2 х 16 х 1/ N A г х N A моль -1 = 32 г/моль.
Тобто з визначення а. е. м. випливає, що молярна маса речовини, виражена в грамах на моль, чисельнодорівнює масі найдрібнішої частки (атома чи молекули) цієї речовини, що у атомних одиницях маси.

Міль залишиться одиницею кількості речовини; але його величина буде встановлюватися фіксацією чисельного значення постійної Авогадро рівним точності 6,02214X⋅10 23 , коли вона виражена одиницею СІ моль −1 .

Тут Х замінює одну чи більше значущих цифр, які будуть визначені надалі на підставі найбільш точних рекомендацій CODATA.

XXV ГКМВ, що відбулася в 2014 році, прийняла рішення продовжити роботу з підготовки нової ревізії СІ, що включає перевизначення моля, і намітила закінчити цю роботу до 2018 року для того, щоб замінити існуючу СІ оновленим варіантом на XXVI ГКМВ того ж року.

Кратні та подовжні одиниці[ | ]

Десяткові кратні та подільні одиниці утворюють за допомогою стандартних приставок СІ. Причому одиниця виміру «іоктомоль» може використовуватися лише формально, так як такі малі кількості речовини повинні вимірюватися окремими частинками (1 імоль формально дорівнює 0,602 частинки).

Свято «День молячи»[ | ]

Див. також [ | ]

Примітки [ | ]

1. Термін грам-атомстосовно молю атомів в даний час також мало використовується.
2. Моль (одиниця кількості речовини) // Мезія – Моршанськ. - М.: Радянська енциклопедія, 1974. - (Велика радянська енциклопедія: [30 т.] / гл. ред.

Однією з основних одиниць у Міжнародній системі одиниць (СІ) є одиниця кількості речовини – моль.

Міль – це така кількість речовини, яка містить стільки структурних одиницьданої речовини (молекул, атомів, іонів та ін.), скільки атомів вуглецю міститься в 0,012 кг (12 г) ізотопу вуглецю 12 З .

Враховуючи, що значення абсолютної атомної маси для вуглецю рівне m(C) = 1,99 · 10  26 кг, можна розрахувати число атомів вуглецю N А, що міститься в 0,012 кг вуглецю

Моль будь-якої речовини містить те саме число частинок цієї речовини (структурних одиниць). Число структурних одиниць, що містяться в речовині кількістю один моль, дорівнює 6,02·10 23 і називається числом Авогадро (N А ).

Наприклад, один моль міді містить 6,02 10 23 атомів міді (Cu), а один моль водню (H 2) - 6,02 10 23 молекул водню.

Молярною масою(M) називається маса речовини, взятої у кількості 1 моль.

Молярна маса позначається літерою М та має розмірність [г/моль]. У фізиці користуються розмірністю [кг/кмоль].

Загалом чисельне значення молярної маси речовини чисельно збігається зі значенням його відносної молекулярної (відносної атомної) маси.

Наприклад, відносна молекулярна маса води дорівнює:

Мr(Н 2 О) = 2Аr(Н) + Ar(O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.

Молярна маса води має ту ж величину, але виражена в г/моль:

М (Н 2 Про) = 18 г/моль.

Таким чином, моль води, що містить 6,02 10 23 молекул води (відповідно 2 6,02 10 23 атомів водню і 6,02 10 23 атомів кисню), має масу 18 грамів. У воді кількістю речовини 1 моль міститься 2 моль атомів водню і один моль атомів кисню.

1.3.4. Зв'язок між масою речовини та її кількістю

Знаючи масу речовини та її хімічну формулу, отже, і значення його молярної маси, можна визначити кількість речовини і, навпаки, знаючи кількість речовини, можна визначити його масу. Для таких розрахунків слід користуватися формулами:

де ν – кількість речовини, [моль]; m- Маса речовини, [г] або [кг]; М – молярна маса речовини, [г/моль] чи [кг/кмоль].

Наприклад, для знаходження маси сульфату натрію (Na 2 SO 4) кількістю 5 моль знайдемо:

1) значення відносної молекулярної маси Na 2 SO 4 являє собою суму округлених значень відносних атомних мас:

Мr(Na 2 SO 4) = 2Ar(Na) + Ar(S) + 4Ar(O) = 142,

2) чисельно рівне їй значення молярної маси речовини:

М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль,

3) і, нарешті, масу 5 моль сульфату натрію:

m = ν · M = 5 моль · 142 г/моль = 710 г.

Відповідь: 710.

1.3.5. Зв'язок між обсягом речовини та її кількістю

При нормальних умовах(Н.у.), тобто. при тиску р , рівному 101325 Па (760 мм. рт. ст.), та температурі Т, рівною 273,15 К (0 С), одна моль різних газіві парів займає той самий обсяг, рівний 22,4 л.

Об'єм, який займає 1 моль газу або пари при н.у., називається молярним об'ємомгазу та має розмірність літр на моль.

V мовляв = 22,4 л/моль.

Знаючи кількість газоподібної речовини (ν ) і значення молярного об'єму (V мол) можна розрахувати його обсяг (V) за нормальних умов:

V = ν · V мовляв,

де ν – кількість речовини [моль]; V – обсяг газоподібної речовини [л]; V мовляв = 22,4 л/моль.

І, навпаки, знаючи обсяг ( V) газоподібної речовини за нормальних умов, можна розрахувати її кількість (ν) :

Урок 1.

Тема: Кількість речовин. Міль

Хімія – це наука про речовини.А як виміряти речовини? У яких одиницях? У молекулах, з яких складаються речовини, але це дуже складно. У грамах, кілограмах чи міліграмах, але так вимірюють масу. А якщо об'єднати масу, яку вимірюють на терезах і кількість молекул речовини, чи можливо це?

а) H-водень

Ан = 1а.е.м.

1а.е.м = 1,66 * 10 -24 г

Візьмемо 1г водню та підрахуємо кількість атомів водню у цій масі (запропонуйте це зробити учням за допомогою калькулятора).

N н = 1г / (1,66 * 10 -24) г = 6,02 * 10 23

б) O-кисень

А про = 16а.е.м = 16 * 1.67 * 10 -24 г

N o = 16г / (16 * 1.66 * 10 -24) г = 6,02 * 10 23

в) C-вуглець

А з = 12а.е.м = 12 * 1.67 * 10 -24 г

N c = 12г / (12 * 1.66 * 10 -24) г = 6,02 * 10 23

Зробимо висновок: якщо ми візьмемо таку масу речовини, яка дорівнює атомної масиза величиною, але взята в грамах, там буде завжди (для будь-якої речовини) 6.02 *10 23 атомів цієї речовини.

H 2 O - вода

18г / (18 * 1.66 * 10 -24) г = 6,02 * 10 23 молекул води і т.д.

N а = 6,02 * 10 23 - Число або постійна Авогадро.

Міль - кількість речовини, в якій міститься 6,02 * 1023 молекул, атомів або іонів, тобто. структурні одиниці.

Буває моль молекул, моль атомів, моль іонів.

n – число молей, (число молей часто позначають ню),
N - число атомів чи молекул,
N а = Постійна Авогадро.

Кмоль = 103 моль, ммоль = 10 -3 моль.

Показати портрет Амедео Авогадро на мультимедійній установці та коротко розповісти про нього, або доручити учневі підготувати невелику доповідь про життя вченого.

Урок 2

Тема «Молярна маса речовини»

Чому ж дорівнює маса 1 молячи речовини? (Висновок учні часто можуть зробити самі.)

Маса одного молячи речовини дорівнює його молекулярній масі, але виражена в грамах. Маса одного моля речовини називається молярною масою і позначається - M.

Формули:

М - молярна маса,
n - число молей,
m – маса речовини.

Маса моля вимірюється в г/моль, маса кмоля вимірюється в кг/кмоль, маса ммоля вимірюється мг/моль.

Заповнити таблицю (таблиці лунають).

Урок 3

Тема: Молярний об'єм газів

Розв'яжемо завдання. Визначте об'єм води, маса якої за нормальних умов 180 г.

Дано:

Тобто. обсяг рідких та твердих тілрахуємо через щільність.

Але, під час розрахунку обсягу газів необов'язково знати щільність. Чому?

Італійський вчений Авогадро визначив, що в рівних обсягахрізних газів за однакових умов (тиску, температури) міститься однакове числомолекул - це твердження називається законом Авогадро.

Тобто. якщо за рівних умов V(H 2) =V(O 2) , то n(H 2) =n(O 2), і навпаки якщо за рівних умов n(H 2) =n(O 2) то й обсяги цих газів будуть однакові. А моль речовини завжди містить одне і те ж число молекул 6,02 * 10 23 .

Робимо висновок - за однакових умов молі газів повинні займати один і той самий обсяг.

За нормальних умов (t=0, P=101,3 кПа. або 760 мм рт. ст.) молі будь-яких газів займають однаковий обсяг. Цей обсяг називається молярним.

V m =22,4 л/моль

1кмоль займає об'єм -22,4 м 3 /кмоль, 1ммоль займає об'єм -22,4 мл/ммоль.

приклад 1.(Вирішується на дошці):

Дано:

Рішення:

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» треба було б писати «структурних одиниць» (молекул, іонів, атомів...), спеціально не згадав що 1 моль газу займає однаковий об'єм за однакових умов і ще багато іншого Що мені не подобалося у підручниках - лише формальне визначення молячи, без вказівки сенсу цього поняття і для чого це потрібно. Останні матеріали розділу: