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 числу Авогадро (N_A= 6, 02*10²³ моль^-1).

Число 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 в одном моле вещества (постоянная Авогадро).

Молярная масса вещества (M) – масса одного моля этого вещества. По величине она равна относительной молекулярной массе M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе A_r). Молярная масса имеет размерность г/моль. 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 равна 16 г/моль, а этана С₂Н₆ – 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.

ν (CH₄) = ν (С₂Н₆), но m (CH₄) < m (С₂Н₆)

Вычисление ν используется практически в каждой расчетной задаче.