Что называется молем какое количество вещества содержится в одном моле
Эта статья о единице измерения; о мелких бабочках см. Моли.
Моль (русское обозначение: моль; международное: mol; устаревшее название грамм-молекула (по отношению к количеству молекул)[1]; от лат. moles — количество, масса, счётное множество) — единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ[2].
Значение одного моля определено как 6,022 140 76⋅1023 частиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других объектов).
Моль принят в качестве основной единицы СИ XIV Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1971 году[3].
Устаревшее определение[править | править код]
Точное определение моля формулировалось так[3][4]:
Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.
Из определения моля непосредственно следовало, что молярная масса углерода-12 равна 12 г/моль точно.
Количество специфицированных структурных элементов в одном моле вещества называется постоянной Авогадро (числом Авогадро), обозначаемой обычно как NA. Таким образом, в углероде-12 массой 0,012 кг содержится NA атомов. Значение постоянной Авогадро, рекомендованное Комитетом по данным для науки и техники (CODATA) в 2014 году[5], равно 6,022140857(74)⋅1023 моль−1. Отсюда, 1 атом углерода-12 имеет массу 0,012/NA кг = 12/NA г. 1/12 массы атома углерода-12 называют атомной единицей массы (обозначение а. е. м.), и, следовательно, 1 а. е. м. = 0,001/NA кг = 1 / NA г. Таким образом, масса одного моля вещества (молярная масса) равна массе одной частицы вещества, атома или молекулы, выраженной в а. е. м. и умноженной на NA.
Например, масса 1 моля лития, имеющего атомарную кристаллическую решётку, будет равна
7 а. е. м. ⋅ NA = 7 ⋅ 1 / NA г ⋅ NA моль−1 = 7 г/моль,
а масса 1 моля кислорода, состоящего из двухатомных молекул
2 ⋅ 16 а. е. м. ⋅ NA = 2 ⋅ 16 ⋅ 1 / NA г ⋅ NA моль−1 = 32 г/моль.
То есть, из определения а. е. м. вытекает, что молярная масса вещества, выраженная в граммах на моль, численно равна массе мельчайшей частицы (атома или молекулы) этого вещества, выраженной в атомных единицах массы.
При нормальных условиях объём одного моля идеального газа составляет 22,413 996(39) л[6]. Значит, один моль кислорода занимает объём 22,413 996(39) л (для простых расчётов 22,4 л) и имеет массу 32 г.
Произошедшее переопределение[править | править код]
На XXIV ГКМВ 17—21 октября 2011 года была принята резолюция[7], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить четыре основные единицы СИ, включая моль. Предполагалось, что новое определение моля будет базироваться на фиксированном численном значении постоянной Авогадро, которой будет приписано точное значение, основанное на результатах измерений, рекомендованных CODATA[8]. В связи с этим в резолюции сформулировано следующее положение, касающееся моля[7]:
Моль останется единицей количества вещества; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Авогадро равным в точности 6,02214X⋅1023, когда она выражена единицей СИ моль −1.
Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые должны были быть определены в дальнейшем на основании наиболее точных рекомендаций CODATA.
XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение моля, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году[9].
По мнению Международного бюро мер и весов (МБМВ), новое определение моля сделало его независящим от определения килограмма, а также подчеркнуло различие между физическими величинами количество вещества и масса[10].
Кратные и дольные единицы[править | править код]
Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ. Причём, единица измерения «иоктомоль» может использоваться лишь формально, так как столь малые количества вещества должны измеряться отдельными частицами (1 имоль формально равен 0,602 частицы).
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 моль | декамоль | дамоль | damol | 10−1 моль | децимоль | дмоль | dmol |
| 102 моль | гектомоль | гмоль | hmol | 10−2 моль | сантимоль | смоль | cmol |
| 103 моль | киломоль | кмоль | kmol | 10−3 моль | миллимоль | ммоль | mmol |
| 106 моль | мегамоль | Ммоль | Mmol | 10−6 моль | микромоль | мкмоль | µmol |
| 109 моль | гигамоль | Гмоль | Gmol | 10−9 моль | наномоль | нмоль | nmol |
| 1012 моль | терамоль | Тмоль | Tmol | 10−12 моль | пикомоль | пмоль | pmol |
| 1015 моль | петамоль | Пмоль | Pmol | 10−15 моль | фемтомоль | фмоль | fmol |
| 1018 моль | эксамоль | Эмоль | Emol | 10−18 моль | аттомоль | амоль | amol |
| 1021 моль | зеттамоль | Змоль | Zmol | 10−21 моль | зептомоль | змоль | zmol |
| 1024 моль | иоттамоль | Имоль | Ymol | 10−24 моль | иоктомоль | имоль | ymol |
| применять не рекомендуется | |||||||
Молярная масса[править | править код]
Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента, то есть масса атомов вещества, взятых в количестве, равном числу Авогадро. В этом случае молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой — массой атома элемента, выраженной в а. е. м. (атомная единица массы). Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности[11].
Молярный объём[править | править код]
Моля́рный объём Vm — объём одного моля вещества (простого вещества, химического соединения или смеси) при данной температуре и давлении; величина, получающаяся от деления молярной массы M вещества на его плотность ρ: таким образом, Vm = M/ρ. Молярный объём характеризует плотность упаковки молекул в данном веществе. Для простых веществ иногда используется термин атомный объём. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярного объёма является кубический метр на моль (русское обозначение: м3/моль; международное: m3/mol).
Молярная теплоёмкость[править | править код]
Молярная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к количеству вещества, теплоёмкость одного моля вещества (в принципе разная для различных веществ, хотя в свете закона Дюлонга — Пти — имеет близкое значение, и даже приближенно совпадает в достаточно широких пределах изменения температуры у многих веществ). Это — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу, или — произведение удельной теплоёмкости элемента на его атомную массу дает количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 моля этого элемента на 1°С (или, что равнозначно, на 1 К). В Международной системе единиц (СИ) молярная теплоёмкость измеряется в джоулях на моль на кельвин, Дж/(моль·К). Иногда используются и производные единицы, как Дж/(кмоль·К), или внесистемные единицы: калория/(кг·К) и т. д.
Мольная доля[править | править код]
Мольная доля вещества — способ выражения концентрации, отношение количества вещества к общему количеству всех веществ, содержащихся в смеси[12]:
где
— мольная доля вещества A в смеси;
— количество вещества A, содержащееся в смеси (измеряется в молях);
— сумма количества вещества всех компонентов раствора (измеряется в молях).
Праздник «День моля»[править | править код]
День моля — неофициальный праздник, отмечаемый химиками Северной Америки 23 октября между 6:02 утра и 6:02 вечера (6:02 10/23 в американской нотации времени и даты). Эти время и дата выбраны в соответствии с численным значением постоянной Авогадро, приблизительно равной 6,02⋅1023 моль−1. Праздник также отмечается во многих школах США и Канады[13].
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ Термин грамм-атом применительно к молю атомов в настоящее время также мало используется.
- ↑ Моль (единица количества вещества) // Мёзия — Моршанск. — М. : Советская энциклопедия, 1974. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 16).
- ↑ 1 2 SI unit of amount of substance (mole) (англ.) Резолюция XIV Генеральной конференции по мерам и весам (1971)
- ↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Официальный интернет-портал правовой информации. Дата обращения 19 марта 2018.
- ↑ CODATA Value: Avogadro constant
- ↑ CODATA Value: molar volume of ideal gas (273,15 K, 101,325 kPa)
- ↑ 1 2 On the possible future revision of the International System of Units, the SI (англ.) Резолюция 1 XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
- ↑ Towards the «New SI»… (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
- ↑ On the future revision of the International System of Units, the SI (англ.). Resolution 1 of the 25th CGPM (2014). BIPM. Дата обращения 9 октября 2015.
- ↑ Why change the SI? (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
- ↑ Дерябина Г. И., Кантария Г. В. 2.2. Моль, молярная масса. Органическая химия: веб-учебник. Дата обращения 26 июня 2017. Архивировано 29 июля 2012 года.
- ↑ Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин / Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103. — М.: Наука, 1984. — 40 с.
- ↑ What Is Mole Day? (англ.) на сайте National Mole Day Foundation, Inc.
Ссылки[править | править код]
- ChemTeam: The Origin of the Word ‘Mole’
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 NA определяется как число атомов, содержащееся в 12 г
изотопа 12С:
Таким
образом, 1 моль любого вещества содержит 6,02 • 1023 частиц этого вещества.
1 моль кислорода содержит 6,02 • 1023 молекул O2.
1 моль серной кислоты содержит 6,02 • 1023 молекул H2SO4.
1 моль железа содержит 6,02 • 1023 атомов Fe.
1 моль серы содержит 6,02 • 1023 атомов S.
2 моль серы содержит 12,04 • 1023 атомов S.
0,5 моль серы содержит 3,01 • 1023 атомов S.
Исходя из
этого, любое количество вещества можно выразить определенным числом молей ν (ню).
Например, в образце вещества содержится 12,04 • 1023 молекул. Следовательно, количество
вещества в этом образце составляет:
В общем
виде:
где N – число частиц данного
вещества;
Nа – 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 Mr
(для веществ атомного строения – относительной атомной массе Ar).
Например, молярная масса метана CH4 определяется следующим образом:
Мr(CH4) = Ar(C) + 4 Ar(H) = 12+4 =16
M(CH4)=16
г/моль, т.е. 16 г CH4 содержат 6,02 • 1023 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:
m = ν • M
Необходимо
отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и
количественным составом, т.е. зависит от Mr и Ar. 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.
Решение
Молярная масса метана M(CH4) равна 16 г/моль;
молярная масса этана M(С2Н6) = 2 • 12+6=30 г/моль.
Отсюда:
m(CH4) = 2 моль • 16 г/моль = 32 г;
m(С2Н6) = 2 моль • 30 г/моль = 60 г.
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.
n(CH4)
= n(С2Н6),
но m(CH4) < m(С2Н6)
Вычисление ν
используется практически в каждой расчетной задаче.
Взаимосвязь:
Образцы решения задач
Задача №1. Вычислите массу (г) железа, 0, 5 моль? Дано: ν(Fe)=0,5 моль Найти: Решение: m = M · ν M(Fe) = Ar(Fe) = 56 г/моль m (Fe) = 56 г/моль Ответ: |
Задача №2. Вычислите массу (г) 12,04 · 1023молекул оксида кальция CaО? Дано: Найти: Решение: m = M · ν, ν= N/Na, следовательно, формула для расчёта m = M · (N/Na) M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г/моль m= 56 г/моль · (12,04 Ответ: |
ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр
№1 — Взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро
Тренажёр
№2 — Взаимосвязь массы, количества вещества и молярной массы
Тренажёр
№3 — Вычисление количества вещества по известной массе вещества
Тренажёр
№4 — Вычисление массы вещества по известному количеству вещества
Тренажёр
№5 — Вычисление массы вещества по известному числу частиц вещества
Тренажёр
№6 — Вычисление молярной массы вещества
Тренажёр
№7 — Вычисление числа частиц вещества по известной массе вещества
Тренажёр
№8 — Вычисления числа частиц вещества по известному количеству вещества
Интерактивны тесты
«Упражнения
для контроля и самопроверки по вычислению количества вещества»
«Упражнения
для контроля и самопроверки по вычислению молярной массы вещества «
Задания для закрепления
Задача 1. Вычислите массу воды (г), взятой количеством вещества 5 моль?
Задача 2. Вычислите массу 24,08 *1023 молекул серной кислоты H2SO4?
Задача
3. Определите число атомов в 56 г железа Fe?
Ìîëü — êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, ìàññà êîòîðîãî, âûðàæåííàÿ â ãðàììàõ, ÷èñëåííî ðàâíà îòíîñèòåëüíîé àòîìíîé (ìîëåêóëÿðíîé) ìàññå.
Ìîëü — åäèíèöà êîëè÷åñòâà âåùåñòâà â ÑÈ (îäíà èç îñíîâíûõ åäèíèö ÑÈ).
 1 ìîëå ñîäåðæèòñÿ ñòîëüêî ìîëåêóë (àòîìîâ èëè äðóãèõ ÷àñòèö âåùåñòâà), ñêîëüêî àòîìîâ ñîäåðæèòñÿ â 0,012 êã íóêëèäà óãëåðîäà 12Ñ ñ àòîìíîé ìàññîé 12.
Èç ýòîãî îïðåäåëåíèÿ ñëåäóåò, ÷òî â îäíîì ìîëå ëþáîãî âåùåñòâà ñîäåðæèòñÿ îäíî è òî æå ÷èñëî àòîìîâ èëè ìîëåêóë.
×èñëî ýòî íàçûâàåòñÿ ïîñòîÿííîé Àâîãàäðî è îáîçíà÷àåòñÿ NA:
NA = 6,022054(32) · 1023 ìîëü—1.
Ïîñòîÿííàÿ Àâîãàäðî (÷èñëî Àâîãàäðî) — ýòî ÷èñëî àòîìîâ (ìîëåêóë, èëè äðóãèõ ñòðóêòóðíûõ ýëåìåíòîâ âåùåñòâà), ñîäåðæàùèõñÿ â 1 ìîëå.
Ïîñòîÿííàÿ Àâîãàäðî — îäíà èç ôóíäàìåíòàëüíûõ ôèçè÷åñêèõ êîíñòàíò. Îíà âõîäèò â íåêîòîðûå äðóãèå ïîñòîÿííûå, íàïðèìåð, â ïîñòîÿííóþ Áîëüöìàíà.
Êîëè÷åñòâî âåùåñòâà.
Êîëè÷åñòâî âåùåñòâà — ýòî ÷èñëî ÷àñòèö âåùåñòâà (àòîìîâ, ìîëåêóë), âûðàæåííîå â ìîëÿõ. Ó÷èòûâàÿ îïðåäåëåíèå ìîëÿ è ÷èñëà Àâîãàäðî, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî êîëè÷åñòâî âåùåñòâà v ðàâíî îòíîøåíèþ ÷èñëà ìîëåêóë N â äàííîì òåëå ê ïîñòîÿííîé Àâîãàäðî NA, ò.å. ê ÷èñëó ìîëåêóë â 1 ìîëå âåùåñòâà:
.
Êàëüêóëÿòîðû ïî ôèçèêå | |
| Ðåøåíèå çàäà÷ ïî ôèçèêå, ïîäãîòîâêà ê ÝÃÅ è ÃÈÀ, ìåõàíèêà òåðìîäèíàìèêà è äð. | |
| Êàëüêóëÿòîðû ïî ôèçèêå | |
Âåùåñòâî. Õàðàêòåðèñòèêè âåùåñòâ. | |
| Ìàãíèòíûå, ôèçè÷åñêèå, õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà æèäêèõ, òâåðäûõ, ãàçîîáðàçíûõ âåùåñòâ, ñòðîåíèå âåùåñòâ | |
| Âåùåñòâî. Õàðàêòåðèñòèêè âåùåñòâ. | |
Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà | |
| Êèïåíèå, èñïàðåíèå, êîíäåíñàöèÿ, ïëàâëåíèå, êðèñòàëèçàöèÿ æèäêîñòè, âëàæíîñòü, àòîìíàÿ ìàññà, îñíîâû ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè | |
| Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà | |
Ôèçèêà 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
| Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî êóðñó ôèçèêè äëÿ îáó÷åíèÿ è ïîäãîòîâêè â ýêçàìåíàì, ÃÂÝ, ÅÃÝ, ÎÃÝ, ÃÈÀ | |
| Ôèçèêà 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
Количество вещества — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы)[1]. Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) и в системе СГС — моль[2]. Без конкретизации объекта рассмотрения термин «количество вещества» не используют[K 1].
Применение[править | править код]
Эта физическая величина используется для измерения макроскопических количеств веществ в тех случаях, когда для численного описания изучаемых процессов необходимо принимать во внимание микроскопическое строение вещества, например, в химии, при изучении процессов электролиза, или в термодинамике, при описании уравнений состояния идеального газа.
При описании химических реакций, количество вещества является более удобной величиной, чем масса, так как молекулы взаимодействуют независимо от их массы в количествах, кратных целым числам.
Например, для реакции горения водорода (2H2 + O2 → 2H2O) требуется в два раза большее количество вещества водорода, чем кислорода. При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (так как атомная масса водорода примерно в 16 раз меньше атомной массы кислорода). Таким образом, использование количества вещества облегчает интерпретацию уравнений реакций: соотношение между количествами реагирующих веществ непосредственно отражается коэффициентами в уравнениях.
Так как использовать в расчётах непосредственно количество молекул неудобно, потому что это число в реальных опытах слишком велико, вместо измерения количества молекул в единицах «штука», их измеряют в молях. Фактическое количество единиц «штука» в 1 моле вещества называется числом Авогадро (NA = 6,02214076⋅1023 «штука»/моль[4]).
Количество вещества обозначается латинской (эн) и не рекомендуется обозначать греческой буквой (ню), поскольку этой буквой в химической термодинамике обозначается стехиометрический коэффициент вещества в реакции, а он, по определению, положителен для продуктов реакции и отрицателен для реагентов[5]. Однако в школьном курсе широко используется именно греческая буква (ню).
Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса: , где m — масса вещества, M — молярная масса вещества. Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества. Молярная масса вещества может быть получена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро. Молярная масса (измеренная в г/моль) численно совпадает с относительной молекулярной массой.
По закону Авогадро, количество газообразного вещества можно также определить на основании его объёма: = V / Vm, где V — объём газа при нормальных условиях, а Vm — молярный объём газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль.
Таким образом, справедлива формула, объединяющая основные расчёты с количеством вещества:
Комментарии[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ [dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/4077/КОЛИЧЕСТВО Количество вещества]. Большой энциклопедический политехнический словарь (2004). Дата обращения 31 января 2014.
- ↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 85. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
- ↑ Пресс И. А., Основы общей химии, 2017, с. 119.
- ↑ Avogadro constant (англ.). Physical Measurement Laboratory. National Institute of Standards and Technology. Дата обращения 7 февраля 2017.
- ↑
Когда теплота реакции записывается так, как это сделано в данном уравнении, подразумевается, что она выражена в килоджоулях на стехиометрическую единицу («моль») реакции по записанному уравнению. В рассматриваемом случае теплота реакции равна 62,8 кДж на моль (+62,8 кДж · моль−1) B5H9 (газообразного), но составляет только 12,56 кДж на моль израсходованного бора (твёрдого кристаллического) или 62,8 кДж на каждые 4,5 моля газообразного водорода. Теплоты реакций всегда табулируются в расчете на моль образующегося соединения.
Литература[править | править код]
- Пресс И. А. Основы общей химии. — 3-е изд., стереотип. — СПб.: Химиздат, 2017. — 352 с. — ISBN 978-5-93808-286-1. (недоступная ссылка)
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов |