Однією з найважливіших кількісних характеристик у хімії є кількість речовини. Одиницею виміру цієї характеристики є моль.
1 моль — це кількість речовини, що містить 6.02214076×1023 (Число Авогадро) структурних формульних одиниць — реальних часток, таких як атоми, молекули, йони, електрони або протони.
Можливо раніше ви бачили визначення, де моль пов'язували з кількістю атомів ізотопу вуглицю-12, але наразі це визначення застаріло. Це пов’єязано з однією цікавою подією в світі науки. У 2018 році було змінено визначення іншої одиниці виміру, всім нам знайомого кілограму. Раніше кілограм визначався як масі міжнародного прототипу кілограма. Еталони кілограму зберігалися в різних куточках світу. Але з часом маса еталонів змінювалась у зв’язку з дією на них зовнішніх чинників. Тому було прийнято рішення перевизначити кілограм і наразі кілограм визначають через фізичну сталу- сталу Планка (h). Після чого і моль стали визначати через число Авогадро.
Що важливо розуміти про моль?
- Для того щоб розрахувати кількість речовини потрібно пам’ятати просту формулу:
n(А)=m(A)/M(A),
де n(А) -кількість речовини А (моль), m(A) - маса речовини А (г), M(A) - молярна маса речовини А, (г/моль).
Тобто якщо поділити масу всіє речовини на масу одного молю речовини(молярну масу), то ми і отримаємо кількість молей.
Якщо в нас є яблука і ми знаємо массу усіх яблук і масу одного яблука, припускаючи що всі яблука важать однаково, то ми з легкістю можемо розрахувати масу одного яблука. Аналогічно і з кількістю речовини.
Наприклад:
Якщо ми маємо 1кг цукру. Молекулярна формула цукру C12H22O11.
В першу чергу розрахуємо молярну масу цукру.
M= 12*Ar(C)+22*Ar(H)+11*Ar(O)=12*12+22*1+11*16=342 г/моль
Перевіримо одниці виміру. Масу до формули потрібно підставлять у грамах, тому переведемо кілограми у грами:
1кг=1000г
n=m/M=1000/342=2,92 моль
Також є аналогічна формула для знаходження кількості речовини через об'єм газу, але будьте уважні, ми не можемо застосовувати цю формулу для рідин та твердих тіл.
n(A)=V(A)/Vm,
де n(А) -кількість речовини А (моль), М(A) - об'єм газу А (л), Vm - об'єм газу виміряний за нормальних умов(н.у), (л/моль)
Для більшості газів молярний об'єм дорівнює 22,4 л/моль.
Нормальними умовами вважають 0 градусів за Цельсієм і тиском в 101,3 кПа.
- Співвідношення молів реагуючих речовин
Розглянемо на прикладі реакції магнію з нітратною кислотою.
4Mg+HNO3→4Mg(NO3)2+NH4NO3+5H2O
Як ми знаємо, коефіцієнти перед речовинами вказують на кількість молекул, які беруть участь у реакції. Але як ми вже знаємо 1 моль речовини це завжди стала кількість молекул з чого можна зробити висновок, що це не тільки кількість молекул, які реагують між собою, а і кількість молей, що вступають у реакцію. Тобто 4 моль магнію (Mg) реагую з 1 молем нітратної кислоти(HNO3) і в результаті отримуємо 4 моля нітрату магнію(Mg(NO3)2), 1 моль нітрату амонію(NH4NO3) і 5 молей води(H2O).
Зважаючи на це можемо записати пропорцію:
n(Mg)/4=n(HNO3)/1=n(Mg(NO3)2)/4=n(NH4NO3)/1=n(H2O)/5
Тобто знаючи кількість молей хоча б для однієї речовини, можна розрахувати її для всіх інших реагентів та продуктів реакції.
Цих знань буде достатньо для вирішення великої кількості задач з шкільного курсу хімії.
Для закріплення матеріалу пропоную вирішити задачу:
Під час горіння метану(CH4)виділивсявуглекислий газ об’ємом 2,24 л. Знайти масу метану, що вступав до реакції.
Реакція горіння метану:
CH4+2O2→CO2+H2O
