Количество вещества – что это такое?

Одной из важнейших количественных характеристик химии является количество вещества. Единицей измерения этой характеристики является моль.

1 моль — это количество вещества, содержащего 6.02214076×1023 (Число Авогадро) структурных формульных единиц — реальных частиц, таких как атомы, молекулы, ионы, электроны или протоны.

Возможно, раньше вы видели определение, где моль связывали с количеством атомов изотопа углерод-12, но сейчас это определение устарело. Это связано с одним интересным событием в мире науки. В 2018 году было изменено определение другой единицы измерения, всем нам знакомого килограмма. Ранее килограмм определялся в качестве массы международного прототипа килограмма. Эталоны килограмма хранились в разных уголках мира. Но со временем масса эталонов изменялась в связи с воздействием на них внешних факторов. Поэтому было принято решение переопределить килограмм и килограмм определяют через физическую сталу- сталу Планка (h). После этого и моль стали определять через число Авогадро.

Что важно понимать о молях?

Для того чтобы рассчитать количество вещества, нужно помнить простую формулу:

n(A)=m(A)/M(A),

где n(А) – количество вещества А (моль), m(A) – масса вещества А (г), M(A) – молярная масса вещества А, (г/моль).

То есть если поделить массу всего вещества на массу одного моля (молярную массу), то мы и получим количество молей.

Если у нас есть яблоки и мы знаем массу всех яблок и массу одного яблока, предполагая, что все яблоки весят одинаково, то мы с легкостью можем рассчитать массу одного яблока. Аналогично и с количеством вещества.

К примеру:

Если у нас есть 1кг сахара. Молекулярная формула сахара C12H22O11.

В первую очередь рассчитаем молярную массу сахара.

M= 12*Ar(C)+22*Ar(H)+11*Ar(O)=12*12+22*1+11*16=342 г/моль

Проверим единицы измерения. Массу к формуле нужно подставлять в граммах, поэтому переведем килограммы в граммы:

1кг=1000г

n=m/M=1000/342=2,92 моль

Также есть аналогичная формула для нахождения количества вещества из-за объема газа, но будьте внимательны, мы не можем применять эту формулу для жидкостей и твердых тел.

n(A)=V(A)/Vm,

где n(А) - количество вещества А (моль), М(A) - объем газа А (л), Vm - объем газа измерен при нормальных условиях (н.у), (л/моль)

Для большинства газов молярный объем равен 22,4 л/моль.

Нормальными условиями считают 0 градусов Цельсия и давлением в 101,3 кПа.

Соотношение молов реагирующих веществ

Рассмотрим на примере реакции магния с нитратной кислотой.

4Mg+HNO3→4Mg(NO3)2+NH4NO3+5H2O

Как мы знаем, коэффициенты перед веществами указывают на количество участвующих в реакции молекул. Но как мы уже знаем 1 моль вещества это всегда стало количество молекул из чего можно сделать вывод, что это не только количество молекул, реагирующих между собой, но и количество вступающих в реакцию молей. То есть 4 моль магния (Mg) реагирую с 1 молем нитратной кислоты(HNO3) и в результате получаем 4 моля нитрата магния(Mg(NO3)2), 1 моль нитрата аммония(NH4NO3) и 5 молей воды(H2O).

Учитывая это, можем записать пропорцию:

n(Mg)/4=n(HNO3)/1=n(Mg(NO3)2)/4=n(NH4NO3)/1=n(H2O)/5

То есть, зная количество молей хотя бы для одного вещества, можно рассчитать его для всех других реагентов и продуктов реакции.

Этих знаний будет достаточно для решения большого количества задач по школьному курсу химии.