Урок №16. Моль – единица количества вещества. Молярная масса

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 N_A определяется как число атомов, содержащееся в 12 г изотопа ¹²С:

Таким образом, 1 моль вещества содержит 6,02 • 10²³ частиц этого вещества.

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;
N_A – 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 M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе A_r).
Например, молярная масса метана CH₄ определяется следующим образом:

М_r(CH₄) = A_r(C) + 4 A_r(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 M_r и A_r. 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.

Образцы решения задач

Задача №1. Вычислите массу (г) магния, взятого количеством вещества 0, 5 моль? Дано:  ν(Mg)=0,5 моль Найти:  m(Mg) - ?	Решение: m = M · ν M(Mg) = Ar(Mg) = 24 г/моль (из периодической системы) m (Mg) = 24 г/моль · 0,5 моль = 12 г Ответ: m (Mg) =12 г
Задача №2. Вычислите массу (г) 12,04  · 1023 молекул оксида цинка ZnО? Дано:  n(ZnO)= 12,04 * 1023 молекул Найти:  m(ZnO) - ?	Решение: m = M · ν, ν= N/Na,  следовательно,  формула для расчёта m = M · (N/Na) M(ZnO) = Ar(Zn) + Ar(O) = 65 + 16 = 81 г/моль m= 81 г/моль · (12,04 * 1023/6.02 · 1023 1/моль) = 162 г Ответ: m= 162 г

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

Задания для закрепления

Заполните таблицу (округляя числа до целых ) 

Вещество	Формула	Число частиц N	Масса m, г	Молярная масса М, г/моль	Количество вещества, ν, моль	Объем V, л
Железо	?	?	?	?	?	44, 24
Медь	?	?	192	?	?	?
?	Н2О	?	?	?	5	?
Бензол	С6 Н6	6,02*1022	?	?	?	?