Кількість речовини. Одиниця кількості речовини. Число Авогалро

Вивчення параграфа допоможе вам:

Через те, що структурні частинки речовин (атоми, молекули, йони) мають вражаюче малі розміри, для проведення хімічної реакції їх ніколи не лічать, а оперують масою чи об’ємом реагентів і продуктів реакції. Як не помилитися і взяти такі порції речовин, щоб структурних частинок вистачило для отримання продукту реакції необхідної маси чи об’єму? Виявляється, що для цього необхідно:

розуміти зміст фізичної величини кількість речовини, обчислювати її;

• знати про зв’язок між числом структурних частинок речовини, позначених хімічними формулами, і коефіцієнтами в рівнянні хімічної реакції.

КІЛЬКІСТЬ РЕЧОВИНИ. Вам відомі такі фізичні величини, як час, маса, довжина, об’єм, густіша, температура та інші. З ними в повсякденному житті доводиться стикатися досить часто. Проте це не весь перелік величин, за допомогою яких можна порівнювати та відрізняти речовини. Існує ще одна фізична величина — кількість речовини. Разом із масою та об’ємом вона є основною величиною в хімії.

Кількість речовини, що позначається грецькою літерою и («ню»), — це фізична величина, котра визначається числом структурних частинок (атомів, молекул, йонів) речовини, які містяться в певній її порції.

Розглянемо приклад.

Порція води об’ємом 18 мл (приблизно одна столова ложка) за кімнатної температури має масу 18 г, оскільки густина води становить 1 г/мл. Це для вас звичні числа. А чи доводилося вам хоч раз мати справу з таким числом, як 602 000 000 000 000 000 000 000? Якраз стільки молекул міститься в порції води об’ємом 18 мл! Погодьтеся, рахувати таку кількість молекул води (або число структурних частинок будь-якої іншої речовини) у певній її порції незручно. До того ж лічильників атомів чи молекул не сконструйовано. Далі ви переконаєтеся, що уникнути цих незручностей дозволяє використання фізичної величини кількість речовини.

МОЛЬ — МІРА КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ. Для кожної фізичної одиниці існує еталон, порівнюючи з яким, здійснюють вимірювання, та спо-

соби чи прилади для здійснення вимірювань.

З уведенням тієї чи іншої фізичної величини відразу пропонують одиниці и вимірювання, як, наприклад, для вимірювання маси введено кілограм (кг) та похідні від нього — мг, г, т; для вимірювання довжини введено метр (лг) та похідні від нього одиниці мм, см, км.

А в яких одиницях вимірюють кількість речовини? Чи існує її еталон?

Так, існує. За одиницю вимірювання кількості речовини прийнято моль. Якщо більшість одиниць фізичних величин уведено в обіг давно, то одиницю кількості речовини моль увели лише в 1971 р. У перекладі «моль» означає «множина».

Моль — це кількість речовини, що містить стільки структурних частинок (атомів, молекул тощо) конкретної речовини, скільки атомів міститься у 12 г ізотопу Карбону ¹²C.

То скільки ж атомів Карбону в порції ізотопу Карбону масою 12 г?

Число Авогадро. Порція легшої різновидності атомів Карбону масою 0,012 кг, або 12 г, містить 602 000 000 000 000 000 000 000 її структурних частинок, тобто атомів.

Це число визначили експериментально й на честь італійського вченого Амедео Авогадро назвали числом Aeo-гидро (позначається N_a). Щоб уявити, наскільки воно величезне, розглянемо порівняння. Якщо всю воду гідросфери нашої планети виміряти склянками місткістю 200 мл, то дістанемо число, яке буде лише мільярдною частиною числа Авогадро!

Тож скорочений запис числа Авогадро буде 6,02 • IO²³.

Погодьтеся, таким записом числа Авогадро користуватися зручніше, ніж цілим числом із 21 нулем. Надалі для зручності ми будемо записувати число Авогадро у стандартному вигляді, тобто 6,02 • 10^2Я.

Число Авогадро (N_a) — одна з найважливіших постійних величин у природничих науках. Це універсальне число, що вказує на кількість структурних частинок в одному молі речовини, незалежно від її агрегатного стану.

День моля (крота, родимки) святкується щорічно 23.10 з 6.02 ранку до 6.02 вечора. Він знаменує число Авогадро (6,02 х 10²³), яке є основною одиницею вимірювання в хімії. У такий оригінальний спосіб було вирішено стимулювати інтерес учнів до хімії. Школи на всій території США і у багатьох країнах світу святкують Mole day, проводячи різні заходи, пов’язані з хімією.

Цю незвичайну ідею запропонував Maypi Ойлер, учитель хімії у звичайній школі в Сполучених Штатах Америки. У 1991 р. він вийшов на заслужений відпочинок і став «батьком» національного фонду Дня моля.

На гроші, зібрані завдяки зусиллям представників цього фонду, 23 жовтня в школах і ВНЗ США проводяться олімпіади, творчі конкурси, виставки наукових робіт з хімії. А тим хто давно закінчив школу свято нагадує, що таке моль і що ними вимірюють.

ОДИНИЦЯ ВИМІРЮВАННЯ КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ. Одиницю вимірювання кількості речовини також назвали моль.

Записи з використанням цієї одиниці здійснюють так: вода кількістю речовини 1 моль, цукор кількістю речовини 2 моль, вуглекислий газ кількістю речовини 5 моль тощо.

Зверніть увагу! Закінчення у слові «моль» не змінюється, якщо воно записане після цифри.

Якщо ж запис зроблено без цифри, то закінчення змінюється згідно з відмінком. Наприклад: «Скільки молів кисню виділиться, якщо розкласти калій перманганат кількістю речовини 4 моль?»; «В одному молі води міститься число Авогадро молекул».

Відтепер ви знаєте, що якою б не була речовина за складом (проста, складна) чи будовою (атомної, молекулярної, йонної будови), її порція кількістю речовини 1 моль містить число Авогадро структурних частинок (атомів, молекул, йонів).

Розглянемо приклади.

Графіт (C) — речовина атомної будови. Отже, 1 моль цієї речовини містить 6,02 • IO²³ атомів Карбону.

Вода (H₂O) — речовина молекулярної будови. Отже, 1 моль цієї речовини містить 6,02 • IO³³ молекул H₂O.

Натрій хлорид (NaCl) — речовина йонної будови. Тоді що є її структурними частинками? Відповідь однозначна — йони: катіони Na⁺ та аніони СІ". Скільки і яких структурних частинок в 1 моль цієї речовини? Відповідь на це питання слід шукати в 'зї хімічній формулі.

Формулою NaCl передано позначення одного йона Натрію та одного йона Хлору. Отже, 1 моль цієї речовини містить 6,02 • IO²³ йонів Натрію і 6,02 • IO²³ йонів Хлору.

Формулою CaCl₂ передано позначення одного йона Кальцію та двох йонів Хлору. Отже, 1 моль цієї речовини містить 6,02 • IO²ⁱⁱ йонів Кальцію та 6,02 • IO²³ • 2 = 12,04 • IO²³ аніонів Хлору.

До структурних частинок речовин різного складу застосовують загальну назву — формульні одиниці речовини.

Фбрмульна одиниця речовини — це сукупність її частинок, що передається хімічною формулою.

Так, формульна одиниця речовин, структурними частинками яких є атоми, — атом. Для речовин, структурними частинками яких є молекули, формульна одиниця — молекула. А для речовин, структурними частинками яких є йони, формульна одиниця — сукупність йонів, що відображена в її хімічній формулі.

Ви вже звикли оперувати такими фізичними величинами, як маса та об’єм речовин і тіл, умієте користуватися приладами для їх вимірювання. На відміну від інших фізичних величин {мал. 38), приладів для вимірювання кількості речовини не існує.

Тоді як узяти, наприклад, порцію води кількістю речовини 2 моль? Відповідь на це запитання ви дістанете, з’ясувавши у наступному параграфі сутність поняття «молярна маса ».

Приладів для вимірювання кількості речовини не існує.

Розробіть план проведення експерименту з визначення густини речовин, з яких виготовлені металеві та пластмасові скріпки.

_Якщо ви маєте такі скріпки й у вас є змога зробити всі необхідні

вимірювання, реалізуйте свій план на практиці та з’ясуйте, у скільки разів густина одного матеріалу більша за густину іншого.

)

Для характеристики речовин використовують різні фізичні речовини. Однією з них є кількість речовини (і)).

Фізичну величину кількість речовини введено для позначення числа структурних частинок речовини в певній її порції.

Кількість речовини вимірюється в молях. Моль — це кількість речовини, що містить число Авогадро структурних частинок (атомів, молекул чи інших формульних одиниць) конкретної речовини.

Число Авогадро позначається N_a і дорівнює 602000000000000000000000, або 6,02 • 10²³, структурних частинок.

Амедео Авогадро (1776-1856) — італійський хімік і фізик, першим почав систематично досліджувати кількісний і якісний склад речовин на основі співвідношення об'ємів газуватих речовин, з яких вони утворилися. Йому належать правильні записи формул: води (H₂O замість НО), вуглекислого газу (CO₂ замість CO), чадного газу (CO замість C₂O) та інших.

У 1811 р. Авогадро відкрив закон, який дотепер є загальновизнаним: в однакових об’ємах різних газів за однакових умов(температури і тиску) міститься однакове число молекул. Закон носить ім’я свого першовідкривача.

Учений першим передбачив, що молекули водню, кисню, азоту двохатомні. На його честь число формульних одиниць, що міститься в 1 моль будь-якої речовини, назвали числом Авогадро.

Один з мінералів металічного елемента Цезію (у Періодичній системі займає комірку під номером 55) авогадрит також названо на честь ученого.

Назвіть відомі вам фізичні величини та одиниці їх вимірювання.

Що означає фізична величина кількість речовини та в яких одиницях вона вимірюється?

Назвіть число Авогадро. Що ним позначають?

Поясніть, у чому полягає особливість фізичної величини кількість речовини порівняно з іншими фізичними величинами, що використовуються для характеристики речовин.

Обчисліть: скільки атомів Гідрогену й Оксигену міститься в порції води кількістю речовини 5 моль?

Складіть формулу бінарної сполуки Гідрогену і Сульфуру, в якій валентність Суль-фуру дорівнює II. Скільки молекул налічується в її порції кількістю речовини 4 моль?

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко