Вычислите количество вещества соответствующее 12.6 г азотной кислоты

Моль — единица химического количества вещества

Каждая из основных физических величин имеет свою единицу. Например, единица длины — метр (м), массы — килограмм (кг), времени — секунда (с). Единицей химического количества вещества является моль.

Моль — порция вещества (т. е. такое его химическое количество), которая содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

Сокращенное обозначение единицы химического количества записывается, как и полное, — моль. Поэтому, если слово «моль» стоит после числа, то оно не склоняется, так же, как и другие сокращенные единицы величин: 3 кг, 5 л, 8 моль. При чтении вслух и при записи числительного буквами слово «моль» склоняется: три килограмма, пять литров, восемь молей.

На заметку. Термины «молекула» и «моль», как нетрудно заметить, однокоренные. Они действительно произошли от одного и того же латинского слова «moles». Но это слово имеет, по крайней мере, два значения. Первое — «маленькая масса». Именно в этом смысле в XVII в. оно превратилось в термин «молекула». А понятие «моль» (в смысле кучка, порция) появилось значительно позже, в начале ХХ в. Автор этого термина известный немецкий химик и физик Оствальд толковал его смысл как «большая масса», как бы противопоставляя термину «молекула».

Число (N) атомов в порции углерода массой 0,012 кг легко определить, зная массу одного атома углерода (19,94·10-27 кг):

Следовательно, в углероде массой 0,012 кг содержатся 6,02·1023 атомов углерода и эта порция составляет 1 моль. Столько же структурных единиц содержится в 1 моль любого вещества.

Величина, равная:

получила название постоянной Авогадро. Она является одной из важнейших универсальных постоянных и обозначается символом NA:

Единица в числителе дроби (1/моль) заменяет название структурной единицы.

Если структурной единицей вещества (например, меди, углерода) является атом, то в порции этого вещества количеством 1 моль содержатся 6,02·1023атомов. В случае веществ молекулярного строения (вода, углекислый газ) их порции количеством 1 моль содержат по 6,02·1023молекул. Если структурными единицами веществ немолекулярного строения (например, NaCl или CuSO4) являются их формульные единицы, то в порциях этих веществ количеством 1 моль содержатся по 6,02·1023формульных единиц.

На заметку. Численное значение постоянной Авогадро огромно. О том, насколько велико это число, можно судить по следующему сравнению. Поверхность Земли, включая и водную, равна 510 000 000 км2. Если равномерно рассыпать по всей этой поверхности 6,02·1023 песчинок диаметром 1 мм, то они образуют слой песка толщиной более 1 м.

Зная химическое количество n данного вещества Х, легко рассчитать число молекул (атомов, формульных единиц) N(Х) в этой порции:

если 1 моль вещества содержит 6,02·1023 молекул, то n моль вещества содержат N(Х) молекул.

Отсюда:

И наоборот, по числу структурных единиц можно рассчитать химическое количество вещества:

Пример 1. Определите число молекул, содержащихся в серной кислоте химическим количеством 3 моль.

Спойлер

Пример 2. Рассчитайте химическое количество CuSO4 в порции, содержащей 36,12·1023 формульных единиц (ФЕ).

Спойлер

Краткие выводы урока:

  1. Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.
  2. Моль — единица химического количества вещества, т. е. такое его количество, которое содержит 6,02·1023 структурных единиц.

Надеюсь урок 8 «Химическое количество вещества и моль» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Относительная молекулярная масса

Определение. Относительная атомная масса – отношения массы атома определённого химического элемента к одной двенадцатой массы атома углерода.

На данный момент все ОАМ известных элементов с довольно большой точностью рассчитаны и известны. Для нахождения относительной массы некой молекулы достаточно просто сложить относительные атомные массы тех элементов, которые входят в состав молекулы, причём столько раз, сколько штук атомов элемента входит в молекулу. На примере молекулы воды это выглядит:

Стоит добавить, что относительные атомные и молекулярные массы берутся из отношения к массе атома углерода, потому что углерод является одним из самых распространённых элементов в природе.

Некую порцию вещества (некое тело) иногда требуется описать не со стороны, какая масса этой порции, а какое количество частиц содержится в ней. И, как уже было сказано ранее, такими большими числами, коими описывается абсолютное количество молекул и атомов в веществе, пользоваться неудобно. Поэтому вводится такая величина, как количество вещества.

Атомная кристаллическая решетка

Атомная кристаллическая решетка образуется, когда в узлах кристалла расположены атомы. Атомы соединены между собой прочными ковалентными химическими связями. Соответственно, такая кристаллическая решетка будет очень прочной, разрушить ее непросто. Атомную кристаллическую решетку могут образовывать атомы с высокой валентностью, т.е. с большим числом связей с соседними атомами (4 или больше). Как правило, это неметаллы: простые вещества — кремния, бора, углерода (аллотропные модификации алмаз, графит), и их соединения (бороуглерод, оксид кремния (IV) и др.). Поскольку между неметаллами возникает преимущественно ковалентная химическая связь, свободных электронов (как и других заряженных частиц) в веществах с атомной кристаллической решеткой в большинстве случаев нет. Следовательно, такие вещества, как правило, очень плохо проводят электрический ток, т.е. являются диэлектриками. Это общие закономерности, из которых есть ряд исключений.

Связь между частицами в атомных кристалалах: ковалентная полярная или неполярная.

В узлах кристалла с атомной кристаллической структурой расположены атомы.

Фазовое состояние атомных кристаллов при нормальных условиях: как правило, твердые вещества.

Вещества, образующие в твердом состоянии атомные кристаллы:

  1. Простые вещества с высокой валентностью (расположены в середине таблицы Менделеева): бор, углерод, кремний, и др.
  2. Сложные вещества, образованные этими неметаллами: кремнезем (оксид кремния, кварцевый песок) SiO2; карбид кремния (корунд) SiC; карбид бора, нитрид бора и др.

Физические свойства веществ с атомной кристаллической решеткой:

— прочность;

— тугоплавкость (высокая температура плавления);

— низкая электропроводность;

— низкая теплопроводность;

— химическая инертность (неактивные вещества);

— нерастворимость в растворителях.

Молярная масса

Определение. Молярная масса – масса одного моля вещества. Обозначение – . Единица измерения – . Для того чтобы вычислить эту величину, следует массу одной частицы умножить на количество частиц в 1 моле (число Авогадро). То есть:

Найти значение молярной массы для любого химического элемента можно в таблице Менделеева. В ячейке для нужного вам элемента молярная масса – это десятичная дробь. Например, для железа молярная масса 55,847  (Рис. 3).

Рис. 3. Пример оформления элемента в таблице Менделеева (Источник)

Следует помнить два правила работы с таблицей Менделеева. Во-первых, все значения следует округлять до целых по правилам математики. Исключение – хлор, его молярная масса = 35,5 . Во-вторых, все молярные массы даны в размерности  , поэтому, чтобы перевести эту величину в единицу измерения СИ, необходимо округлённое число умножить на .

Для нахождения молярных масс сложных веществ нужно просто сложить молярные массы элементов, входящих в состав молекулы этого вещества.

Введя понятие молярной массы, мы можем теперь получить другую формулу для определения количества вещества:

Здесь:  — масса порции вещества;  — молярная масса вещества.

Начиная со следующего урока, мы приступаем к изучению газов. На следующем уроке мы введём физическую модель газа, с которой будем работать в дальнейшем, перечислим параметры, описывающие газ, и сформулируем уравнение, связывающее эти параметры.

Список литературы

  1. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Молекулярная физика. Термодинамика. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.
  3. Касьянов В.А. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Narod.ru (Источник).
  2. Techemy.com (Источник).
  3. Энциклопедия Кругосвет (Источник).

Домашнее задание

  1. Стр. 64: № 454, 455, 459 – 463. Физика. Задачник. 10-11 классы. Рымкевич А.П. – М.: Дрофа, 2013. (Источник)
  2. Какой была бы относительная атомная масса фтора, если бы за атомную единицу массы приняли массу атома кислорода?
  3. Где больше молекул: в 5 г водорода или в 10 г воды? Во сколько раз?
  4. При изготовлении микросхем в кристалл кремния массой 1 мг вводят галлий массой . Сколько атомов кремния приходится на один атом галлия?
  5. *В закрытом баллоне с кислородом находится 12 г угля. Во сколько раз изменится количество вещества в баллоне после сгорания угля? Масса кислорода – 32 г.

Соответствие физической величины в системе СИ

Основные величины

Величина Символ Единица СИ Описание
Длина l метр (м) Протяжённость объекта в одном измерении.
Вес m килограмм (кг) Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел.
Время t секунда (с) Продолжительность события.
Сила электрического тока I ампер (А) Протекающий в единицу времени заряд.

Термодинамическая

температура

T кельвин (К) Средняя кинетическая энергия частиц объекта.
Сила света

Iv

кандела (кд) Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени.
Количество вещества ν моль (моль) Количество частиц, отнесенное к количеству атомов в 0,012 кг12C

Производные величины

Величина Символ Единица СИ Описание
Площадь S м2 Протяженность объекта в двух измерениях.
Объём V м3 Протяжённость объекта в трёх измерениях.
Скорость v м/с Быстрота изменения координат тела.
Ускорение a м/с² Быстрота изменения скорости объекта.
Импульс p кг·м/с Произведение массы и скорости тела.
Сила

F

кг·м/с2 (ньютон, Н) Действующая на объект внешняя причина ускорения.
Механическая работа A кг·м2/с2 (джоуль, Дж) Скалярное произведение силы и перемещения.
Энергия E кг·м2/с2 (джоуль, Дж) Способность тела или системы совершать работу.
Мощность P кг·м2/с3 (ватт, Вт) Скорость изменения энергии.
Давление p кг/(м·с2) (паскаль, Па) Сила, приходящаяся на единицу площади.
Плотность ρ кг/м3 Масса на единицу объёма.
Поверхностная плотность ρA кг/м2 Масса на единицу площади.
Линейная плотность ρl кг/м Масса на единицу длины.
Количество теплоты Q кг·м2/с2 (джоуль, Дж) Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём
Электрический заряд q А·с (кулон, Кл)  
Напряжение U м2·кг/(с3·А) (вольт, В) Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда.
Электрическое сопротивление R м2·кг/(с3·А2) (ом, Ом) сопротивление объекта прохождению электрического тока
Магнитный поток Φ кг/(с2·А) (вебер, Вб) Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область.
Частота ν с−1 (герц, Гц) Число повторений события за единицу времени.
Угол α радиан (рад) Величина изменения направления.
Угловая скорость ω с−1 (радиан в секунду) Скорость изменения угла.
Угловое ускорение ε с−2 (радиан на секунду в квадрате) Быстрота изменения угловой скорости
Момент инерции I кг·м2 Мера инертности объекта при вращении.
Момент импульса L кг·м2/c Мера вращения объекта.
Момент силы M кг·м2/с2 Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы.
Телесный угол Ω стерадиан (ср)  

Смотри также:

  • Справочные материалы по физике
  • Закон Ома
  • Первый закон Ньютона
  • Второй закон Ньютона
  • Третий закон Ньютона
  • Формулы кинематики
  • Формулы МКТ
Ссылка на основную публикацию