Что такое число структурных частиц в химии
Урок 8. Химическое количество вещества и моль
В уроке 8 «Химическое количество вещества и моль» из курса «Химия для чайников» выясним, что такое химическое количество вещества; рассмотрим моль в качестве единицы количества вещества, а также познакомимся с постоянной Авогадро. Напоминаю, что в прошлом уроке «Относительная молекулярная и относительная формульная массы» мы научились вычислять относительную молекулярную массу, а также относительную формульную массу веществ; кроме того, выяснили что такое массовая доля и привели формулу для ее вычисления.
Любое чистое вещество имеет свою химическую формулу, т. е. характеризуется определенным качественным и количественным составом.
Если необходима какая-то порция твердого вещества, то для этого следует взять нужную его массу, т. е. взвесить вещество (рис. 43). Нужный объем жидкого вещества обычно отмеряют с помощью мензурки или мерного цилиндра (рис. 44). Для отбора необходимой порции (объема) газообразных веществ применяют специальные емкости — газометры (рис. 45).
Следовательно, объем и масса — это величины, характеризующие данную порцию вещества.
Химическое количество вещества
В жизни мы часто не различаем понятия «масса» и «количество». А это разные понятия. Когда вы говорите: «Я купил 2 кг груш», то здесь речь идет о массе груш. Но если вы говорите: «Я купил 10 груш», то в этом случае речь идет о количестве груш. Массу вещества измеряют в граммах, килограммах, тоннах, а количество — в штуках.
Груши можно пересчитать поштучно, а если это, например, зерна? Тут уже посчитать каждое зернышко даже в небольшой емкости сложно. Поэтому зерно обычно продают мешками, т. е. определенными порциями. В каждой такой порции — мешке (если они равны по массе и все зерна одинаковы) — будет находиться практически одно и то же число зерен. Подобным образом продают многие товары. Например, яйца — десятками, спички — спичечными коробками, в каждом из которых находится по 45 спичек (рис. 46).
В химической практике, помимо массы или объема, необходимо знать число структурных единиц (атомов, молекул, формульных единиц), которые содержатся в данной порции вещества, поскольку именно они участвуют в химических реакциях. Поэтому в химии, как и в других естественных науках, используют физическую величину, характеризующую число частиц в рассматриваемой порции вещества. Эта физическая величина называется количеством вещества или, как следует называть ее при химических расчетах, — химическое количество вещества.
Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.
Другими словами, химическое количество вещества — это порция данного вещества, содержащая определенное число его структурных единиц. Химическое количество вещества обозначают латинской буквой n . Это одна из семи основных физических величин Международной системы единиц (СИ).
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».
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 1 моль вещества содержит 6,02·10 23 молекул, то n моль вещества содержат N(Х) молекул.
И наоборот, по числу структурных единиц можно рассчитать химическое количество вещества:
Пример 1. Определите число молекул, содержащихся в серной кислоте химическим количеством 3 моль.
Пример 2. Рассчитайте химическое количество CuSO4 в порции, содержащей 36,12·10 23 формульных единиц (ФЕ).
Краткие выводы урока:
Надеюсь урок 8 «Химическое количество вещества и моль» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Презентация «Количество вещества. Моль»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Количество вещества. Моль. Молярная масса
Количество вещества. Моль Известно, что вещества вступают в химические реакции в строго определенных массовых отношениях, например, железо и сера: Fe + S = FeS Судя по уравнению химической реакции, для образования чистого сульфида железа (II), на один атом железа должен приходиться ровно один атом серы. Можно ли на практике отсчитать равное количество атомов вступающих в реакцию железа и серы? Конечно, нет, ведь молекулы и атомы – объекты микромира, которые невозможно рассмотреть даже под микроскопом. Как же тогда поступить?
В химии существует физическая величина, называемая количеством вещества. Ее обозначают буквой n. Поскольку молекулы, атомы, ионы, из которых состоят вещества, поштучно отсчитать невозможно, то количество вещества измеряют более крупными порциями – молями. Моль – единица измерения количества вещества. 1 моль любого вещества содержит столько же структурных частиц данного вещества (молекул, атомов или ионов), сколько атомов содержится в 12г углерода. В 12г углерода, по предварительной оценке ученых, содержится 6, 02 *1023 атомов. Следовательно, 1 моль любого вещества содержит 6, 02 *1023 структурных частиц (молекул, атомов или ионов).
Число структурных частиц в 1моль вещества называют в химии постоянной Авогадро и обозначают NA NA = 6, 02 *1023 структурных частиц/моль Говорят, что постоянная Авогадро – это огромное число. Это число больше, чем число стаканов воды в Мировом океане. Таким образом, чтобы взять одинаковое количество атомов железа и серы для вышеуказанной реакции, надо взять железа и серы по 1 молю.
Молярная масса Возникает резонный вопрос: как отмерить по 1 молю каждого из этих веществ? Для этого надо связать количество вещества с массой вещества в граммах. Массу и количество вещества связывает величина, называемая молярная масса. М – молярная масса. Она вычисляется по формуле М = m/n и измеряется в г/моль. Следует запомнить, что молярная масса вещества численно совпадает с относительной молекулярной массой вещества. Поэтому, зная, что Mr(Fe) = 56, а Mr(S) = 32, можно сказать, что M(Fe) = 56 г/моль, а M(S) = 32 г/моль. Останется только взвесить на весах 56г железа и 32г серы, и это будут порции, равные 1 молю каждого вещества. В обеих порциях будет содержаться по 6, 02 *1023 атомов.
Число структурных частиц вещества принято обозначать буквой N Чтобы рассчитать число структурных частиц вещества, надо воспользоваться формулой N = NA*n Например, чтобы вычислить число молекул, содержащихся в 2 моль воды, надо 6, 02 *10 23 молекул /моль * 2 моль = =12,04 *10 23 молекул. Чтобы рассчитать количество вещества по известному числу структурных частиц вещества, надо воспользоваться формулой n = N/NA
Задания Вычислите, какому количеству вещества соответствуют следующие порции веществ: а) 6,02*1023 атомов цинка б) 12,04*1023 атомов меди в) 18,06*1023 молекул хлора г) 9,03*1023 молекул воды д) 30,1*1023 молекул кислорода е) 60,2*1023 ионов серебра ж) 24,08*1023 молекул углекислого газа з) 0,602*1023 ионов кальция
Задания Вычислите, сколько структурных частиц вещества содержится в следующих порциях: а) 3 моль водорода б) 0,5 моль соляной кислоты в) 5 моль калия г) 10 моль воды д) 0,01 моль ртути
Задания Чему равны молярные массы следующих веществ: а) H2SO4 б) CuO в) Cl2 г) C12H22O11
Задания 1)Вычислите количество вещества воды, соответствующее 54г воды 2)Вычислите массу алюминия, соответствующую 5 моль алюминия
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-1461993
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
К 2024 году в каждой российской школе должен появиться спортивный клуб
Время чтения: 2 минуты
Каждый третий российский школьник хотел бы стать разработчиком игр
Время чтения: 2 минуты
В России планируют создавать пространства для подростков
Время чтения: 2 минуты
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
ДНР полностью перешла на стандарты и программы России в образовании
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Молекулярная физика. Моль. Постоянная Авогадро. Количество вещества.
Моль — количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна относительной атомной (молекулярной) массе.
Моль — единица количества вещества в СИ (одна из основных единиц СИ).
В 1 моле содержится столько молекул (атомов или других частиц вещества), сколько атомов содержится в 0,012 кг нуклида углерода 12 С с атомной массой 12.
Из этого определения следует, что в одном моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул.
Число это называется постоянной Авогадро и обозначается NA:
Постоянная Авогадро (число Авогадро) — это число атомов (молекул, или других структурных элементов вещества), содержащихся в 1 моле.
Постоянная Авогадро — одна из фундаментальных физических констант. Она входит в некоторые другие постоянные, например, в постоянную Больцмана.
Количество вещества.
Количество вещества — это число частиц вещества (атомов, молекул), выраженное в молях. Учитывая определение моля и числа Авогадро, можно сказать, что количество вещества v равно отношению числа молекул N в данном теле к постоянной Авогадро NA, т.е. к числу молекул в 1 моле вещества:
.
Количество вещества
Содержание:
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).
На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.
Количество вещества
Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.
Относительная атомная и молекулярная масса:
Часто при решении расчетных задач по химии приходится вычислять массу, объем реагирующих веществ или продуктов реакций. Кроме этих величин, в химии используется также величина количество вещества. Как измеряют количество вещества?
Каждое вещество состоит из огромного числа частиц, поэтому для удобства была выбрана единица измерения, содержащая большое число частиц, – моль. Моль – мера количества вещества (атомов, молекул, ионов), обозначается греческой буквой 
Количество вещества представляет собой физическую величину, определяемую числом структурных единиц (атомов, молекул и др).
Из курса физики вам знакомо число Авогадро:
В одном моль любого вещества число структурных единиц равно числу Авогадро.
Масса одного моль вещества называется молярной массой, обозначается буквой М. Молярная масса вещества (г/моль) численно равна относительной молекулярной массе вещества.
Рассмотрите внимательно таблицу 7. Из нее видно, что в 18 г воды, 44 г углекислого газа, 23 г Na содержится столько же структурных единиц, сколько содержится в 12 г атома углерода.
Моль – мера количества вещества, в котором содержится столько структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода.
При решении расчетных задач по химии удобно пользоваться этой единицей измерения. Допустим, вам нужно определить число молекул в два моль воды.
Для этого составляется пропорция: первая часть – по определению, а вторая – по условию задачи.
Для решения этой задачи можно использовать формулы
Моль, количество вещества, молярная масса, число Авогадро.
Взаимосвязь массы, молярной массы и количества вещества
Из пройденного материала вам известны такие формулы:
Объединив формулы (1) и (2), можно получить:
А. Определение массы вещества по количеству вещества.
Рассчитайте массу воды количеством вещества 2 моль.
Ответ: 36 г.
B. Определение количества вещества по его массе.
Сколько молей составляет 176 г углекислого газа?
Ответ: 4 моль
C. Расчет числа структурных единиц.
Рассчитайте число структурных частиц, которое содержат 2 моль элемента
водорода, 3 моль газообразного водорода, 5 моль серной кислоты.
В молекуле 
содержатся 2 моль элемента Н, 1 моль элемента S и 4 моль элемента О, т. е. индексы в формулах веществ показывают число моль элементов в данном веществе.
D. Расчет молярной массы вещества.
Рассчитайте молярную массу вещества, если 1,204 · 1024 молекул вещества весит 160 г.
Ответ: 80 г/моль.
Услуги по химии:
Лекции по химии:
Лекции по неорганической химии:
Лекции по органической химии:
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ 
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Общее понятие
Физическая величина применяется для вычисления количества конструкционных частиц в материальной субстанции. Понятие используется в случае, когда для численного определения количества вещества в химии требуется описание микроскопического строения формы материи.
Представление процессов в этом ключе нужно при проведении электролиза, получении азота и идеального газа, а также в других областях физики, которые рассматривают варианты превращения и передачи энергии.
Количество вещества является удобным понятием при характеристике различных химических процессов в отличие от массы. Это случается из-за того, что структурные электрические частицы реагируют независимо от их массы в объемах, которые являются кратными целым числам.
Примером служит процесс горения водорода, где число кислорода требуется в 2 раза меньше: О 2 + 2Н 2 = 2Н 2 О.
В этой реакции водородная масса меньше кислородной примерно в 8 раз из-за того, что атомная масса водорода меньше в 16 раз аналогичного показателя кислорода. Применение понятия количества элементов снижает неудобство при составлении уравнений. При этом взаимное соотношение между объемом веществ выражается уравнительным коэффициентом.
Формулы, которые применяются:
Непосредственное число молекул не используется при расчете, т. к. это количество в реальности очень большое. Вместо обозначения молекул в штуках, применяется измерение в молях. Фактическое содержание единиц в 1 моле материи носит наименование числа Авогардо, при этом Na = 6,022141 х 10 23 шт./моль.
Значение моля
Вес отдельных структурных элементов формы материи отличается, поэтому одинаковые объемы имеют различные массовые показатели. Моль — это количество материи, которое содержит число молекул, являющееся аналогичным количеству углеродных атомов в 12 г углекислого газа.
Массовый показатель не служит мерой количества субстанции, например:
Один моль составляет столько же нейтральных частиц, сколько их есть в 1 грамме водорода, такое положение принимается для удобства химических расчетов. При использовании наименования конструктивные элементы конкретизируются.
Понятия молекулы и моля взаимосвязаны между собой. Второе слово означает число, осязаемое множество и массу, а нейтральная частица рассматривается в качестве маленькой тяжести. Моль рассматривается в виде такого количества, которое можно отнести к понятию большой массы, состоящей из небольших весов отдельных элементов.
Молярная и молекулярная масса применяются не только к субстанциям, которые в основе конструкции имеют молекулы, но и к ионным и атомарным материальным формам.
Использование массы нейтральных частиц
В прошлом веке обнаружился научный факт, что если 2 газа содержатся в емкостях с одним и тем же объемом, то количество молекул остается одинаковым в этих субстанциях при соблюдении идентичного давления и нормальной температуры. Это значит, что важные характеристики тела определяются количеством структурных частиц, а не общим весом.
Количественное значение молярной массы M и показатели относительного молекулярного веса остаются равными, но первый предел измеряется в г/моль или моль, а вторая записывается в молях. Константа Авогадро обеспечивает пропорциональность и позиционирует переход к молярному соотношению.
Для расчета количества структурных элементов используется понятие молярной массы. Оно означает массу, которую составляет 1 моль вещества и получается от произведения молекулярной массы на количественный состав молекул в моле (число Авогардо). Молярная масса, для измерения которой используется единица грамм/ ммоль, является аналогичной по числу с относительным весом нейтральных частиц.
Примеры отмеривания равных молекулярных пропорций:
Показатель относительного веса
Относительная молекулярная масса представляет собой вес молекулы, который выражается в атомных единицах. В расчетах используются не абсолютные веса, а относительные, т. к. масса молекулы очень мала. Например, молекула воды весит 3.10
26 кг, и частицы остальных веществ имеют значения подобного порядка. Нахождение показателя можно провести онлайн в соответствии с международными стандартами, которые сравнивают массы структурных элементов с 1/12 долей веса углеродного атома.
Успешное решение задачи связывается с тем, что углекислый газ является компонентом различных химических веществ. Принимается, что 1 атомная единица (1 а. е. м) соответствует весу водородного атома. Относительный атомный вес рассчитывается как масса неделимой частицы, выраженная в атомных единицах, при этом значение показателя берется из таблицы Д. И. Менделеева.
Относительные молекулярные массы сложных соединений находятся суммированием аналогичных показателей веса составляющих компонентов. Для подсчета требуется знание химической формулы и значение относительных атомных масс входящих элементов.
Например, молекулярный вес метана СН 4 равен 16 а. е. м (4+12), значит, при горении вещества применяется формула 2О + СН 4 = СО 2 + 2Н 2 О. Из 1 моля метана выходит 2 единицы воды, при этом 16 г газа служит для получения 36 г воды (пропорциональное соответствие).
Химические реакции
При реакции горения метана на каждую молекулу вещества требуется использовать 2 частицы кислорода. Но в условиях открытого воздуха содержание кислорода всегда является достаточным для прохождения реакции. В ограниченных условиях подводных или космических работ требуется точное определение количества вещества и молекул реагентов. Например, если в топку космического агрегата попадает больше кислорода, чем требуется, то снижается тяга и перерасходуется топливо.
Примеры использования относительного веса в реакциях:
Химики применяют такие пропорции взаимодействия, которые имеют в составе равное число молекул для удобства работы. Точность весов в лаборатории составляет 1 мг, поэтому получается, что 1 млн молекул не всегда удается взвесить. Значит, выбирается не миллион, а другая порция, в которой число n больше этого количества.
Подсчет количества элементов
Примером простой реакции, когда в результате взаимодействия двух продуктов образовывается третья субстанция, является формула А + Б = В. Остается решить весовое количество веществ А и Б, чтобы хватило для реагирования и не осталось исходных материалов, в ином случае продукт В будет загрязнен одним из начальных компонентов.
В качестве примера подходит реакция с участием кальция: Н 2 О + С а О = С а (ОН) 2. Если простейшие формы А и Б состоят из различных атомных наборов Н 2 О и С а О, которые отличаются по весу. Соответственно, в них содержится неодинаковое число частиц, при реакции часть из них не будет использована. Если берется пропорция С а О с содержанием N молекул и порция воды с N частиц, то после взаимодействия не останется никаких веществ и получится количество N молекул.
Отсчет невидимых молекул можно выполнить с помощью взвешивания вещества, для этого требуется вес одной частицы. На весы помещается определенное количество субстанции в граммах, чтобы отмерить требуемое число молекул. Для определения величины вещества в граммах требуется сложить вес составляющих атомов, показатели которых приводятся в периодической таблице.
Константа Авогадро для газов
Закон Авогадро всегда точно выполняется как для газов в идеальном состоянии, так и для реальных газообразных смесей. Для последних субстанций понятие моля выражается в том, что любой объем газа всегда соответствует определенному количеству молекул. Примером служит реакция, где из аммиака и хлористого водорода выходит аммония хлорид в форме кристаллической твердой субстанции: NH 3 (газ) + HCL (газ) = NH 4 CL (крист.).
Для реагирования требуются одинаковые объемы газообразных веществ, т. к. после окончания реакции не должно оставаться избытка:
Выводом из этого эксперимента следует то, что газы вступают в реакцию, и требуется объемные отношения с применением целочисленных показателей. Частицы в газе не связываются прочными контактами в отличие от атомов твердых субстанций. Занимаемый объем в похожих условиях зависит от количества молекул, но не от определенного типа газа. Исходя из этого положения, равные объемы газообразных субстанций всегда реагируют друг с другом без остатка.