Народна Освіта » Хімія » § 24. Количество вещества. Моль — единица количества вещества. Число Авогадро

НАРОДНА ОСВІТА

§ 24. Количество вещества. Моль — единица количества вещества. Число Авогадро

Вспомните:

•    все вещества состоят из очень маленьких частиц; наименьшие из них — атомы, для удобства мы представляем их в виде шариков;

•    атомы могут объединяться друг с другом и образовывать молекулы;

•    каждое вещество характеризуется только ему присущими молекулами.

Количество вещества — физическая величина

Все, что человек видит вокруг себя, он старается описать в количественных характеристиках. Так, когда мы расходуем воду, мы определяем ее объем: сколько литров (или кубометров) ее вытекло из крана. Покупая конфеты, мы сообщаем продавцу их массу: сколько граммов необходимо взвесить. Но в некоторых случаях знания массы или объема будет недостаточно. Например, нужно купить столько яблок, чтобы хватило на всех учеников в школе. Довольно сложно пересчитывать тысячу или две тысячи яблок. Значительно проще будет сосчитать число ящиков с яблоками (при условии, что мы знаем, сколько яблок содержится в одном ящике). То есть в этом случае мы считаем не отдельные частицы, а число групп (порций) частиц (рис. 24.1).

Для химических явлений и процессов не всегда нужно знать массу или объем вещества. Часто для определения количества вещества намного важнее знать число атомов или молекул, например при составлении уравнений химических реакций.

Для определения числа частиц используют специальную физическую величину — количество вещества. Ее обозначают латинской буквой n.

Она показывает, сколько частиц (структурных единиц) данного вещества содержится в том или другом образце.

Для веществ молекулярного строения такими частицами являются молекулы, а для веществ немолекулярного строения это могут быть атомы или ионы.

Количество вещества — физическая величина, которая показывает число структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов).

Моль — единица измерения количества вещества

Атомы и молекулы очень малы, поэтому неудивительно, что их число в природе огромно. Даже в самом маленьком кристалле сахара число молекул превышает миллиард миллиардов. Поэтому практически невозможно пересчитывать отдельные молекулы. Для измерения количества вещества используют специальную единицу — моль.

1 моль — это такое количество вещества, которое содержит 6,02 · 1023 ’ структурных единиц этого вещества (атомов, молекул, ионов).

К количеству вещества следует относиться как к обычному числу, которое позволяет выразить число атомов или молекул в определенной порции вещества (рис. 24.2). В том, что один моль вещества содержит такое «экзотическое» число частиц, нет ничего удивительного. Подобные числа (или порции) нам встречаются довольно часто, и используем мы их для измерения массы, объема, времени и даже денег. Большинство из них довольно простые числа. Например, одна тонна — это одна тысяча килограммов, один кубический метр — это одна тысяча литров, один час — это 60 минут, одна гривня — это сто копеек. Существуют также величины измерения, не кратные десяти: одни сутки — это 24 часа, одна дюжина — это 12 штук, один карат — это 0,2 грамма, а один световой год — это почти 9,5 · 1012 километров.

У каждого вещества есть свои собственные структурные единицы. Например, уголь состоит из атомов Карбона, а сера — из молекул S8. Поэтому у образцов различных веществ количеством вещества 1 моль разные массы и объемы (рис. 24.3).

Число Авогадро

Число 6,02 · 1023 называют числом Авогадро в честь итальянского ученого Амедео Авогадро. Почему именно такое число было выбрано для определения моля вещества? Дело в том, что столько атомов содержится в образце углерода массой 12 г, что в современной науке используют в качестве стандарта для определения атомной единицы массы. Учитывая это, можно дать еще одно определение моля:

Итальянский физик и химик. Получил юридическое образование, после чего стал доктором церковного законоведения. В 24 года начал изучать естественные науки. С 1809 г. был профессором высшей физики в Туринском университете. С 1850 г. директор отделения физики и математики Туринской академии наук. Ввел в науку понятия «молекула» и «молекулярный вес». На основании открытого им закона разработал метод определения молекулярных и атомных масс. Первым установил, что формула воды — H2O, а не HO, как считали раньше. Установил состав многих веществ — водорода, кислорода, азота, аммиака, оксидов Нитрогена, Хлора, Фосфора и др. Впервые правильно определил атомную массу многих элементов. Заложил основы атомно-молекулярной теории. Однако его труды было признаны лишь после его смерти на Международном конгрессе химиков в Карлсруэ в 1860 г.

 

1 моль — это такое количество вещества, в котором число частиц (атомов или молекул) равно числу атомов Карбона 12С, содержащихся в образце углерода массой 12 г.

Числу Авогадро численно равна постоянная Авогадро Na. Эта постоянная, в отличие от числа Авогадро, выражается в единицах на моль (1/моль или моль-1):

A

Для большинства расчетов число Авогадро округляют до 6 · 1023.

 

Известно, что один атом Карбона нуклида 12C имеет массу 1,9993 · 10-23 г. Следовательно, в 12 граммах такого углерода число атомов Карбона равно:

 

 

Из курса химии 7 класса вам известно, что одна атомная единица массы равна 1,66 · 10-24 г. Произведение атомной единицы массы и числа Авогадро равно 1 г:

Таким образом, определение моля непосредственно связано с определением единицы массы атомов и молекул, а число Авогадро является коэффициентом пропорциональности между массой атомов и их относительной атомной массой.

Решение задач с использованием количества вещества

Зная постоянную Авогадро, можно любое количество вещества выразить в молях. Если вещество содержит N молекул (или структурных единиц), то количество вещества равно:

 

Наоборот, зная количество вещества в молях, можно вычислить число частиц:

 

Задача 1. В комнате содержится 2,77 · 1026 молекул кислорода. Вычислите количество вещества кислорода.

 

Задача 2. Вычислите число атомов Оксигена и Гидрогена, которые содержатся в 5 моль воды.

 

Задача 3. В стакане содержится около 11 моль молекул воды. Определите число молекул в стакане.

Лингвистическая задача

У слов «моль» и «молекула» общий корень, они пришли к нам из латинского языка. На латыни moles — «тяжесть, глыба». А слово «молекула» (с уменьшительным латинским суффиксом — cula) означает маленькую массу. Как вы объясните толкование терминов «моль» и «молекула»?

•    Сделать вывод о том, насколько огромно численное значении постоянной Авогадро, можно с помощью следующего сравнения: площадь поверхности нашей планеты равна 510 млн км2. Если равномерно рассыпать по всей поверхности 6,02 · 1023 песчинок диаметром всего лишь 1 мм, то они образуют слой песка толщиной более одного метра.

•    В наше время получен силиций чистотой 99,9999999 %. Это означает, что среди одного миллиарда атомов Силиция находится лишь один атом другого элемента.

•    В Америке ученые празднуют День числа Авогадро. Празднование проходит с 6 часов 02 минут утра 23 октября до 6 часов 02 минут следующего дня.

Выводы

1.    Количество вещества — физическая величина, позволяющая измерять количественные характеристики вещества. Она показывает число структурных единиц вещества в определенном образце.

2.    Количество вещества обозначают буквой n; единица измерения — моль. В веществе количеством 1 моль содержится 6,02 · 1023 структурных единиц этого вещества (атомов, молекул, ионов).

3.    Число 6,02 · 1023 называют числом Авогадро. Оно равно числу атомов Карбона, которое содержится в образце углерода массой 12 г. Постоянная Авогадро обозначается символом Na и равна 6,02 · 1023 моль-1.

Контрольные вопросы

1.    Дайте определение понятий «количество вещества» и «моль».

2.    Какую размерность имеет постоянная Авогадро? Чему равно ее значение?

3.    Предложите способы, какими можно наглядно продемонстрировать, насколько велико число Авогадро.

4.    Приведите формулу для вычисления количества вещества по известному числу частиц.

Задания для усвоения материала

1.    В ложке воды содержится около 0,5 моль вещества. Вычислите число молекул воды в ложке.

2.    В стакан помещается около 1,5 моль сахара. Вычислите число молекул сахара в стакане.

3.    В воздушном шаре содержится около 0,9 · 1023 молекул азота. Вычислите количество вещества азота (в молях).

4.    Вычислите количество вещества атомов Оксигена, которое содержится в углекислом газе CO2 количеством: а) 0,5 моль; б) 2 моль?

5.    Вычислите количество вещества озона O3, если известно, что число атомов Оксигена в нем составляет: а) 3 · 1023; б) 0,6 · 1019; в) 3 моль; г) 0,18 моль.

6.    Вычислите количество вещества атомов каждого химического элемента, которое содержится в 1 моль следующих соединений: а) Cl2; б) H2SO4; в) H3PO4; г) Fe2O3; д) Ca(OH)2.

 

Это материал учебника Химия 8 класс Григорович

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 16-09-2016, 23:38, посмотрело: 3488