Готовимся к ЕГЭ по физике: что такое моль и молярная масса
В начале XIX в. английский физик и химик Джон Дальтон опубликовал таблицу атомных масс для двадцати элементов, в которой каждому элементу ставилась в соответствие его относительная масса по отношению к массе атома водорода. Таким образом, масса атома водорода в таблице Дальтона принималась равной 1. Некоторые вещества в таблице Дальтона элементами не являлись (например, известь). Но идея составления таблицы была правильной: каждому элементу приписать число, равное его относительной массе (по отношению к другому элементу, одинаковому для всех).
До 1961 г. в качестве такого другого элемента использовался изотоп кислорода O16. Затем вместо кислорода стали использовать изотоп углерода C12.
Логичным продолжением подхода Дальтона было определение моля. В настоящее время оно формулируется так: моль — это количество вещества, содержащее столько же атомов (или молекул), сколько содержится в 12 граммах углерода С12 (один из изотопов углерода). Из определения моля следует, что:
- моль углерода С12 равен 12 г;
- один моль любого вещества содержит одно и то же число молекул (это число было названо числом Авогадро). Число Авогадро (постоянная Авогадро) приблизительно равно 6,02·1023 моль-1.
Моль входит в число семи основных единиц Международной системы единиц Си.
Масса одного моля вещества называется молярной массой. Молярная масса углерода С12 равна 12. Молярные массы остальных элементов можно найти в таблице Менделеева (число в правом вернем углу ячейки таблицы). Например, находим из таблицы молярные массы инертных газов гелия (He) 4 г/моль, аргона (Ar) 40 г/моль. А молярная масса, например, меди (Cu, читается “купрум”) равна 64 г/моль.
Измеряется молярная масса в г/моль (в системе Си в кг/моль). Часто молярная масса обозначается буквой M.
1/12 массы атома углерода С12 называется атомной единицей массы (а.е.м).
Рассмотрим, как узнать молярную массу вещества.
Если молекула вещества состоит из нескольких атомов, то нужно просуммировать молярные массы всех элементов, образующих данную молекулу.
Задачи на вычисление молярной массы являются составной частью многих задач химии.
1) Найдем молярную массу сульфата натрия Na2SO4.
Из таблицы Менделеева находим молярную массу натрия (Na) — 23, серы (S) — 32, кислорода (O) — 16. Тогда молярная масса Na2SO4 равна
23·2 + 32 + 16·4 = 142 г/моль.
Полученный результат означает, что 142 г сульфата натрия содержат 6,02·1023 молекул. Отсюда получаем, что одна молекула Na2SO4 имеет массу 142/(6,02·1023) = 23,6·10-23 г.
Решим обратную задачу нахождения массы заданного числа молей.
Найдем массу 0,75 молей азота N2 и 0,5 молей кислорода O2.
Молярная масса азота M(N2) = 2M(N), M(N2) = 2·14 = 28 г/моль.
Масса 0,75 молей азота равна 0,75·28 = 21 г.
Молярная масса кислорода M(O2) = 2M(O), M(O2) = 2·16 = 32 г/моль.
Масса 0,5 молей кислорода равна 0,5·32 = 16 г.
Для быстрого вычисления молярных масс можно использовать различные интернет-ресурсы:
При использовании калькулятора нужно выбрать элементы, из которых состоит вещество, ввести их количество и нажать кнопку “Рассчитать”.
- таблицу молярных масс. Ее можно найти, например, на сайте
Также много видеоуроков по данной теме есть на различных тематических каналах YouTube.
Пользуясь онлайн-калькулятором, можно быстро вычислить молярные массы сложных органических и неорганических веществ. Например, быстро находим, что молярная масса сахарозы (бытовое название — сахар) С12H22O11 равна 342,303 г/моль (калькулятор вводит молекулярные массы элементов с точностью до тысячных).
Согласно закону Авогадро для идеальных газов, 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях (температура 0° С и давление воздуха 105 Па) занимает объем 22,4 л (1 л = 1дм3).
Найдем, какой объем занимает 1 г метана CH4.
Вычислим молярную массу метана:
1 г составляет 1/16 молей, которые занимают объем
22,4·1/16 = 1,4 л (1,4·10-3 м3).
Рассмотрим, как рассчитать молярную массу смеси газов. Пусть смесь состоит из n газов с массами m1, m2, . , mn. Молярные массы газов равны соответственно M1, M2, . , Mn. Тогда
M = (m1 + m2 + . mn)/n = (M1·n1 + M2·n2 + . + Mn·nn)/n .
Здесь n1, n2, . , nn — количество молей соответствующего газа в смеси.
M = v1·M1 + v2·M2 + . + vn·Mn,
где v1 = n1/n, . , vn = nn/n — молярные доли соответствующих газов.
Воздух представляет собой смесь газов: 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона, 0,04% углекислого газа, небольшое количество других газов. Будем учитывать только доли азота (0,78), кислорода (0,22). Тогда
M = 0,78·22 + 0,22·32 = 28,88
Поэтому при решении задач часто удобно рассматривать воздух как идеальный газ с молярной массой
Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5c84134426978300b44fa0d6/gotovimsia-k-ege-po-fizike-chto-takoe-mol-i-moliarnaia-massa-5cc4e905c839c900b058cecf
Урок 5. Моль и молярная масса
В уроке 5 «Моль и молярная масса» из курса «Химия для чайников» рассмотрим моль как единицу измерения количества вещества; дадим определение числу Авогадро, а также научимся определять молярную массу и решать задачи на количество вещества. Базой для данного урока послужат основы химии, изложенные в прошлых уроках, так что если вы изучаете химию с нуля, то рекомендую их просмотреть хотя бы мельком.
Единица измерения количества вещества
До этого урока мы обсуждали лишь индивидуальные молекулы и атомы, а их массы мы выражали в атомных единицах массы. В реальной жизни с индивидуальными молекулами работать невозможно, потому что они ничтожно малы. Для этого химики взвешивают вещества ни в а.е.м., а в граммах.
Чтобы перейти от молекулярной шкалы измерения масс в лабораторную шкалу, используют единицу измерения количества вещества под названием моль. 1 моль содержит 6,022·10 23 частиц (атомов или молекул) и является безразмерной величиной. Число 6,022·10 23 носит название Число Авогадро, которое определяется как число частиц, содержащихся в 12 г атомов углерода 12 C. Важно понимать, что 1 моль любого вещества содержит всегда одно и то же число частиц (6,022·10 23 ).
Как уже было сказано, термин «моль» применяется не только к молекулам, но также и к атомам. Например, если вы говорите о моле гелия (He), то это означает, что вы имеет количество равное 6,022·10 23 атомов . Точно так же, 1 моль воды (H2O) подразумевает количество равное 6,022·10 23 молекул . Однако чаще всего моль применяют именно к молекулам.
Молярная масса вещества
Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:
- Молярная масса формула M=m/n
- Количество вещества формула n=m/M
- Число молекул формула N =NA·n
где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, NA — число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.
На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.
Задачи на количество вещества
Пример 1. Сколько граммов Н2, Н2O, СН3ОН, октана (С8Н18) и газа неона (Ne) содержится в 1 моле?
Решение: Молекулярные массы (в атомных единицах массы) перечисленных веществ приведены в таблице Менделеева. 1 моль каждого из названных веществ имеет следующую массу:
Поскольку массы, указанные в решении примера 1, дают правильные относительные массы взвешиваемых молекул, указанная масса каждого из перечисленных веществ содержит одинаковое число молекул. Этим и удобно использование понятия моля. Нет даже необходимости знать, чему равно численное значение моля, хотя мы уже знаем, что оно составляет 6,022·10 23 ; эта величина называется числом Авогадро и обозначается символом NA. Переход от индивидуальных молекул к молям означает увеличение шкалы измерения в 6,022·10 23 раз. Число Авогадро представляет собой также множитель перевода атомных единиц массы в граммы: 1 г = 6,022·10 23 а.е.м. Если мы понимаем под молекулярной массой массу моля вещества, то ее следует измерять в граммах на моль; если же мы действительно имеем в виду массу одной молекулы, то она численно совпадает
с молекулярной массой вещества, но выражается в атомных единицах массы на одну молекулу. Оба способа выражения молекулярной массы правильны.
Пример 2. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 8 г газообразного кислорода O2?
Решение: Выписываем из таблицы Менделеева атомную массу атома кислорода (O), которая равна 15,99 а.е.м, округляем до 16. Так как у нас молекула кислорода, состоящая из двух атомов O, то ее атомная масса равна 16×2=32 а.е.м. Хорошо, а теперь переводим ее в молярную массу: 32 а.е.м = 32 г/моль. Это означает, что 1 моль (6,022·10 23 молекул) O2 имеет массу 32 грамма. Ну и в заключении по формулам выше находим количество вещества (моль) и число молекул, содержащихся в 8 граммах O2:
- n = m / M = 8г / 32г/моль = 0,25 моль
- N = NA × n = 6,022·10 23 × 0,25 = 1,505·10 23 молекул
Пример 3. 1 молекула Н2 реагирует с 1 молекулой Сl2, в результате чего образуются 2 молекулы газообразного хлористого водорода НСl. Какую массу газообразного хлора необходимо использовать, чтобы он полностью прореагировал с 1 килограммом (кг) газообразного водорода?
Решение: Молекулярные массы H2 и Cl2 равны 2,0160 и 70,906 г/моль соответственно. Следовательно, в 1000 г H2 содержится
Даже не выясняя, сколько молекул содержится в одном моле вещества, мы можем быть уверены, что 496 моля Cl2 содержат такое же число молекул, как и 496,0 моля, или 1000 г, H2. Сколько же граммов Cl2 содержится в 496 молях этого вещества? Поскольку молекулярная масса Cl2 равна 70,906 г/моль, то
Пример 4. Сколько молекул H2 и Cl2 принимает участие в реакции, описанной в примере 3?
Решение: В 496 молях любого вещества должно содержаться 496 моля × 6,022·10 23 молекул/моль, что равно 2,99·10 26 молекул.
Чтобы наглядно показать, сколь велико число Авогадро, приведем такой пример: 1 моль кокосовых орехов каждый диаметром 14 сантиметров (см) мог бы заполнить такой объем, какой занимает наша планета Земля. Использование молей в химических расчетах рассматривается в следующей главе, но представление об этом пришлось ввести уже здесь, поскольку нам необходимо знать, как осуществляется переход от молекулярной шкалы измерения масс к лабораторной шкале.
Надеюсь урок 5 «Моль и молярная масса» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Источник статьи: http://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-5-mol-i-moljarnaja-massa.html