|
Моль: простой и удобный
|
|
|
01 |
Мы уже знаем, что атомы и молекулы — очень маленькие и легкие частицы, поэтому в макроскопических телах их содержатся огромные количества, обращаться с которыми совсем неудобно. Так, один кусочек сахара состоит приблизительно из 1 000 000 000 000 000 000 000 (т. е. 1021) молекул. В повседневной жизни тоже встречаются ситуации, когда считать что-либо в штуках — не лучшее решение. Например, мало кому в голову придет покупать ягоды малины поштучно — именно потому, что они маленькие; намного привычнее приобрести сразу целую порцию (рис. 1). |
|
|
Рис. 1
Ягоды, разложенные по порциям
|
|
|
|
|
|
|
03 |
В химии поступают точно также, используя для расчетов простую и удобную величину — количество вещества. Оно позволяет выражать количество молекул, атомов и других мельчайших частиц не в штуках, а в порциях, называемых мо́лями (от англ. сокращения mol — molecule, молекула):
1 моль — это порция, содержащая 6,02·1023 частиц. |
04 |
Число 6,02·1023 было выбрано потому, что именно столько атомов содержится в 12 г чистого углерода, или, например, в 4 г чистого гелия. Это означает, что относительная атомная масса элемента совпадает с массой 1 моля его атомов, выраженной в граммах: мы можем узнать ее, пользуясь таблицей Менделеева, что, безусловно, очень удобно. |
05 |
Одним из первых вопросами количественного описания атомов и молекул стал заниматься выдающийся итальянский ученый Амедео Авогадро, поэтому число 6,02·1023 получило его имя — постоянная Авогадро. Она обозначается NA и имеет размерность 1/моль, поскольку показывает количество частиц в одном моле любого вещества: |
|

|
(1) |
|
06 |
Предположим, что перед нами 18·1023 каких-либо частиц, например, атомов серебра (рис. 2). |
|
|
Рис. 2
Огромное количество атомов серебра
|
|
|
|
|
|
|
|
08 |
Очевидно, чтобы перейти от частиц, которых очень-очень много, к более удобным молям, надо поделить количество этих частиц на количество частиц в одном моле, т. е. на постоянную Авогадро. Обозначив количество вещества греческой буквой (произносится «ню»), а количество частиц буквой N, получим следующую формулу: |
|

|
(2) |
|
09 |
В нашем примере с серебром (рис. 3):
|
|
|
Рис. 3
Атомы серебра, «разложенные» по порциям — молям
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
Задача 1. Сколько молекул и сколько атомов фосфора содержится в 2,4 моль соединения P2O5?
Решение. По формуле (2) находим количество молекул вещества в данном образце:
N(P2O5) = (P2O5) · NA = 2,4 · 6,02·1023 = 14,45·1023
|
|
Из формулы вещества видно, что в одной молекуле P2O5 содержится два атома фосфора, поэтому составляем несложную пропорцию:
в 1 молекуле P2O5 |
— |
2 атома фосфора |
в 14,45·1023 молекулах P2O5 |
— |
x атомов фосфора |
|
|
Решаем пропорцию:
Это и есть искомое количество атомов фосфора, т. е. N(P).
Ответ: N(P2O5) = 14,45·1023, N(P) = 28,9·1023.
|
|
*** |
12 |
Количество вещества связано с его массой m формулой: |
|

|
(3) |
|
13 |
Величина, обозначенная буквой M, называется молярной массой вещества, и показывает массу одного моля этого вещества. Численно молярная масса совпадает с относительной молекулярной массой, но имеет размерность г/моль. Поэтому, как мы уже отметили ранее, чтобы вычислить молярную массу, достаточно иметь перед глазами таблицу Менделеева. Например, молярные масса железа и сахара (рис. 4) определяются следующим образом:
M(Fe) = 56 г/моль,
M(C12H22O11) = 12·12 + 22·1 + 11·16 = 342 г/моль.
|
|
|
|
|
Рис. 4
Молярные массы
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
Таким образом, моль одного вещества может быть значительно легче или тяжелее моля другого вещества, поскольку разные молекулы весят по-разному, но количество молекул в одном моле всегда будет равно постоянно Авогдаро — 6,02·1023 (рис. 5). |
|
|
Рис. 5
Моли серебра и олова
|
16 |
 |
 |
M(Ag) = 108 г/моль |
M(Sn) = 119 г/моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
Задача 2. В некотором количестве соединения CH4 содержится 9,6·1023 молекул. Определите массу этого соединения.
Решение. По формуле (2) находим количество вещества:
Определяем молярную массу соединения:
M(CH4) = 12 + 4·1 = 16 г/моль |
|
Пользуясь формулой (3), вычисляем массу вещества:
m(CH4) = (CH4) · M(CH4)= 1,6 · 16 = 25,6 г
|
|
Ответ: 25,6 г.
|
|
|
|
|
18 |
А теперь — вы :-) |
|
1.Сколько молекул содержится в 2,4 моль соединения NH3?
2.Определите количество вещества Br2, если известно, что в данном его образце содержится 1,6·1023 атомов брома.
 |
Сначала нужно определить количество молекул с помощью пропорции:
в 1 молекуле Br2 |
— |
2 атома брома |
в x молекулах Br2 |
— |
1,6·1023атомов брома |
Ответ: 0,13 моль |
3. Определите массу 1,5 моль соединения CaCO3.
4. Определите массу образца вещества C7H8, если известно что он состоит из 61,4·1023 молекул.
5. Сколько атомов калия содержится в 90 г соединения K2S? |
|
|
|
*** |
|
|
|
|
«Вещества и их превращения — Классификация веществ», октябрь 2010 |
 |
Д. В. Широков |
|
|