Что такое моль в химии? Определение и формулы. Объяснение что такое «моль», «молярная масса» и «количество вещества» - Виталий Чихарин

Понятие моль используют для измерения химических веществ. Выясним особенности этой величины, приведем примеры расчетных заданий с ее участием, определим важность данного термина.

Определение

Моль в химии - это единица вычисления. Она представляет собой количество определенного вещества, в котором находится столько структурных единиц (атомов, молекул), сколько содержится в 12 граммах атома углерода.

Число Авогадро

Количество вещества связано с числом Авогадро, которое составляет 6*10^23 1/моль. Для веществ молекулярного строения считают, что один моль включает именно число Авогадро. Если нужно посчитать число молекул, содержащееся в 2 молях воды, то необходимо умножить 6*10^23 на 2 , получаем 12*10^23 штук. Давайте рассмотрим, какую роль играет моль в химии.

Количество вещества

Вещество, которое состоит из атомов, содержит число Авогадро. Например, для атома натрия это 6*10*23 1/моль. Каково его обозначение? Моль в химии обозначают греческой буквой «ню» или латинской «n». Для проведения математических вычислений, связанных с количеством вещества, используют математическую формулу:

n=N/N(A), где n - количество вещества, N(A) - число Авогадро, N - количество структурных частиц вещества.

При необходимости можно вычислить число атомов (молекул):

Фактическая масса моля называется молярной. Если количество вещества определяют в молях, то величина молярной массы имеет единицы измерения г/моль. В численном выражении она соответствует значению относительной молекулярной массы, которую можно определить путем суммирования относительных атомных масс отдельных элементов.

Например, для того чтобы определить молярную массу молекулы углекислого газа, необходимо провести следующие расчеты:

M (CO2)=Ar(C)+2Ar(O)=12+2*16=44

При вычислении молярной массы оксида натрия получаем:

M (Na2O)=2*Ar(Na)+Ar(O)=2*23+16=62

При определении молярной массы серной кислоты суммируем две относительные атомные массы водорода с одной атомной массой серы и четырьмя относительными атомными массами кислорода. Их значения всегда можно найти в периодической таблице Менделеева. В итоге получаем 98.

Моль в химии позволяет проводить разнообразные расчеты, связанные с химическими уравнениями. Все типовые расчетные задачи в неорганической и органической химии, которые предполагают нахождение массы и объема веществ, решаются именно через моли.

Примеры расчетных задач

Молекулярная формула любого вещества указывает на количество молей каждого элемента, включенного в его состав. Например, один моль фосфорной кислоты содержит три моля атомов водорода, один моль атомов фосфора и четыре моля атомов кислорода. Все достаточно просто. Моль в химии является переходом из микромира молекул и атомов в макросистему с килограммами и граммами.

Задача 1. Определите число молекул воды, содержащихся в 16,5 молях.

Для решения используем связь между числом Авогадро (количество вещества). Получаем:

16,5*6,022*1023 = 9,9*1024 молекул.

Задача 2. Рассчитайте число молекул, содержащихся в 5 г углекислого газа.

Сначала необходимо вычислить молярную массу данного вещества, воспользовавшись ее связью с относительной молекулярной массой. Получаем:

N=5/44*6,023*1023=6,8*1023 молекул.

Алгоритм задач на химическое уравнение

При вычислении массы или продуктов реакции по уравнению используют определенный алгоритм действий. Сначала определяют, какое из исходных веществ в недостатке. Для этого находят их количество в молях. Далее составляют уравнение процесса, обязательно расставляют стереохимические коэффициенты. Над веществами записывают исходные данные, под ними указывают количество вещества, взятое в молях (по коэффициенту). В случае необходимости осуществляют перевод единиц измерения, пользуясь формулами. Далее составляют пропорцию и решают ее математическим способом.

Если предлагается более сложная задача, то предварительно вычисляют массу чистого вещества, убирая примеси, потом уже приступают к определению его количества (в молях). Ни одна задача в химии, связанная с уравнением реакции, не решается без такой величины, как моль. Кроме того с помощью данного термина, легко можно определить количество молекул или атомов, воспользовавшись для таких вычислений постоянным числом Авогадро. Расчетные задания включены в тестовые вопросы по химии для выпускников основной и средней общеобразовательной школы.

Цель: Познакомить учащихся с понятиями «количество вещества», «молярная масса» дать представление о постоянной Авогадро. Показать взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро, а также взаимосвязь молярной массы, массы и количества вещества. Научить производить расчёты.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка д/з по теме: «Типы химических реакций»

III. Изучение нового материала

1. Количество вещества – моль

Вещества вступают в реакцию в строго определённых соотношениях. Например, чтобы получить вещество вода нужно взять столько водорода и кислорода, чтобы на каждые две молекулы водорода приходилась одна молекула кислорода:

2Н 2 + O 2 = 2Н 2 О

Чтобы получить вещество сульфид железа, нужно взять столько железа и серы, чтобы на каждый атом железа приходился один атом серы.

Чтобы получить вещество оксид фосфора, нужно взять столько молекул фосфора и кислорода, чтобы на четыре молекулы фосфора приходилось пять молекул кислорода.

Определить количество атомов, молекул и других частиц на практике невозможно – они слишком малы и не видны невооружённым глазом. Для определения числа структурных единиц (атомов, молекул) в химии применяют особую величину – количество вещества (v – ню) . Единицей количества вещества является моль .

Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных частиц (атомов, молекул), сколько атомов содержится в 12 г углерода.

Экспериментально установлено, что 12 г углерода содержит 6·10 23 атомов. Значит один моль любого вещества, независимо от его агрегатного состояния содержит одинаковое число частиц – 6· 10 23 .

1 моль кислорода (O 2) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль водорода (Н 2) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль воды (Н 2 O) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль железа (Fe) содержит 6·10 23 молекул.

Задание: Используя полученную информацию, ответьте на вопросы:

а) сколько атомов кислорода содержится в 1 моле кислорода?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов.

б) сколько атомов водорода и кислорода содержится в 1 моле воды (Н 2 O)?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов водорода и 6·10 23 атомов кислорода.

Число 6·10 23 названо постоянной Авогадро в честь итальянского учёного 19 века и обозначается NА. Единицы измерения атомы/моль или молекулы/моль.

2. Решение задач на нахождение количества вещества

Часто нужно знать, сколько частиц вещества содержится в определённом количестве вещества. Или же найти количество вещества по известному числу молекул. Эти расчёты можно сделать по формуле:

где N – число молекул, NА – постоянная Авогадро, v – количество вещества. Из этой формулы можно выразить количество вещества.

v = N / NА

Задача 1. Сколько атомов содержится в 2 молях серы?

N = 2·6·10 23 = 12·10 23 атомов.

Задача 2. Сколько атомов содержится в 0,5 молях железа?

N = 0,5·6·10 23 = 3·10 23 атомов.

Задача 3. Сколько молекул содержится в 5 молях углекислого газа?

N = 5·6·10 23 = 30·10 23 молекул.

Задача 4. Какое количество вещества составляет 12·10 23 молекул этого вещества?

v = 12·10 23 / 6·10 23 = 2 моль.

Задача 5. Какое количество вещества составляет 0,6·10 23 молекул этого вещества?

v = 0,6·10 23 / 6·10 23 = 0,1 моль.

Задача 6. Какое количество вещества составляет 3·10 23 молекул этого вещества?

v = 3·10 23 / 6·10 23 = 0,5 моль.

3. Молярная масса

Для химических реакций нужно учитывать количество вещества в молях.

В: Но как на практике отмерить 2, или 2,5 моль вещества? В каких единицах лучше всего измерять массу веществ?

Для удобства в химии используют молярную массу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества.

Обозначается – М. Измеряется в г/моль.

Молярная масса равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

Молярная масса – величина постоянная. Численное значение молярной массы соответствует значению относительной атомной или относительной молекулярной массы.

В: Как можно найти значения относительной атомной или относительной молекулярной массы?

Мr (S) = 32; M (S) = 32 г/моль – что соответствует 1 молю серы

Мr (Н 2 О) = 18; М (Н 2 О) = 18 г/моль – что соответствует 1 молю воды.

4. Решение задач на нахождение массы вещества

Задача 7. Определить массу 0,5 моль железа.

Задача 8. Определить массу 0,25 моль меди

Задача 9. Определить массу 2 моль углекислого газа (СO 2)

Задача 10. Сколько молей оксида меди – CuО составляют 160 г оксида меди?

v = 160 / 80 = 8 моль

Задача 11. Сколько молей воды соответствуют 30 г воды

v = 30/18 = 1,66 моль

Задача 12. Сколько молей магния соответствует его 40 граммам?

v = 40 /24 = 1,66 моль

IV. Закрепление

Фронтальный опрос:

Что такое количество вещества?
Чему равен 1 моль любого вещества?
Что такое молярная масса?
Отличается ли понятия «моль молекул» и «моль атомов»?
Объясните на примере молекулы аммиака NН3.
Зачем необходимо знать формулы при решении задач?

Задачи:

Сколько молекул содержится в 180 граммах воды?
Сколько молекул составляет 80 г углекислого газа?

V. Домашнее задание

Изучить текст параграфа, составить две задачи: на нахождение количества вещества; на нахождение массы вещества.

Литература:

Гара Н.Н. Химия. Уроки в 8 классе: пособие для учителя. _ М.: Просвещение, 2009.
Рудзитес Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 8 класс.: Учебник для общеобразовательных учебных учреждений – М.: Просвещение, 2009.

Плохую шутку с вами может сыграть расположение под вашей квартирой продуктового магазина или какого-нибудь заведения общепита. Очень часто именно неграмотно обеспеченные условия хранения муки или злаков на складе или в подсобке магазина стимулирует активное распространение по жилому дому моли.

Случайно залететь в вашу квартиру моль способна и с лестничной площадки, но это происходит крайне редко. В любом случае откуда бы ни появилось это насекомое в вашем жилище, оно причинит немало вреда на кухне и не только. Поэтому, как только вы определили, что имеете дело непосредственно с пищевой молью, начинайте действовать.

Платяная моль

Платяная моль в квартире – это также не редкость. К тому же если таковая завелась в вашем шкафу, будьте уверенны: в первую очередь пострадают именно натуральные ткани – меха и шерсть. Для такого рода насекомых не имеет значения, в каком состоянии находится ваша любимая вещь, постиранная она или нет.
Главное для нее, наличие этого гастрономического деликатеса. Есть два основных пути проникновения платяной моли в ваше жилище:

через уже зараженные вещи;
с вашими домашними питомцами.

Допустим, вы только что приобрели симпатичную вещицу и не на каком-нибудь рынке или распродаже, а в презентабельном и популярном бутике. И что из этого? Вы все равно не получаете 100-процентную гарантию отсутствия моли в дорогом магазине. Ее личинки или куколки могут оказаться на любых вещах, которые вы занесете в свой дом. Как результат, испорченная обивка мебели и одежда, ковры и меховые изделия. Такого рода неприятности могут постигнуть вас даже после похода в дорогой магазин.

бобтейл;
ризеншнауцер;
жесткошерстная такса;
южнорусская овчарка и т.д.

Если вы хозяин одного из таких созданий, обеспечьте своего питомцу полноценную защиту от моли.

Если же говорить об одежде и обуви, за которыми следить необходимо вдвойне, к категории риска относятся:

При этом если вы уже заприметили в своей квартире или частном доме этого вредителя, постарайтесь определить, совершали ли вы непосредственно перед этим какие-либо покупки? Вполне возможно, что именно они послужили причиной возникновения в вашем жилище моли.

Профилактика появления

Избавиться от платяной моли в доме можно и при помощи эффективных ароматизированных средств. К примеру, разложите на полках в шкафу апельсиновые корки (их необходимо обновлять после окончательного засыхания) или лаванду. Высокую эффективность показывают и эфирные масла. Причем необязательно наносить средство на поверхность, достаточно лишь оставить на полке открытый флакон с одним из эфирных масел.

Атомы и молекулы – мельчайшие частицы вещества, поэтому в качестве единицы измерения можно выбрать массу одного из атомов и выражать массы других атомов в соотношении с выбранной. Так что же такое молярная масса, и какова ее размерность?

Что такое молярная масса?

Основоположником теории атомных масс был ученый Дальтон, который составил таблицу атомных масс и принял массу атома водорода за единицу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества. Моль, в свою очередь, – количество вещества, в котором содержится определенное количество мельчайших частиц, которые участвуют в химических процессах. Количество молекул, содержащихся в одном моле, называют числом Авогадро. Эта величина является постоянной и не изменяется.

Рис. 1. Формула числа Авогадро.

Таким образом, молярная масса вещества – это масса одного моля, в котором находится 6,02*10^23 элементарных частиц.

Число Авогадро получило свое название в честь итальянского ученого Амедео Авагадро, который доказал, что число молекул в одинаковых объемах газов всегда одинаково

Молярная масса в Международной системе СИ измеряется в кг/моль, хотя обычно эту величину выражают в грамм/моль. Эта величина обозначается английской буквой M, а формула молярной массы выглядит следующим образом:

где m – масса вещества, а v – количество вещества.

Рис. 2. Расчет молярной массы.

Как найти молярную массу вещества?

Вычислить молярную массу того или иного вещества поможет таблица Д. И. Менделеева. Возьмем любое вещество, например, серную кислоту.Ее формула выглядит следующим образом: H 2 SO 4 . Теперь обратимся к таблице и посмотрим, какова атомная масса каждого из входящих в состав кислоты элементов. Серная кислота состоит из трех элементов – водород, сера, кислород. Атомная масса этих элементов соответственно – 1, 32, 16.

Получается, что суммарная молекулярная масса равна 98 атомных единиц массы (1*2+32+16*4). Таким образом, мы выясняли, что один моль серной кислоты весит 98 грамм.

Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе, если структурными единицами вещества являются молекулы. Молярная масса вещества также может быть равна относительной атомной массе, если структурными единицами вещества являются атомы.

Вплоть до 1961 года за атомную единицу массы принимали атом кислорода, но не целый атом а его 1/16 часть. При этом химическая и физическая единицы массы не были одинаковыми. Химическая была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной е.а.м. выбрана 1/12 часть массы атома углерода.

Рис. 3. Формула единицы атомной массы углерода.

Молярная масса любого газа или пара измеряется очень легко. Достаточно использовать контроль. Один и тот же объем газообразного вещества равен по количеству вещества другому при одинаковой температуре. Известным способом измерения объема пара является определение количество вытесненного воздуха. Такой процесс осуществляется с использованием бокового отвода, ведущего к измерительному устройству.

Понятие молярной массы является очень важным для химии. Ее расчет необходим для создания полимерных комплексов и множества других реакций. В фармацевтике с помощью молярной массы определяют концентрацию данного вещества в субстанции. Также молярная масса важна при провидении биохимических исследований (обменный процесс в элементе).

В наше время благодаря развитию науки известны молекулярные массы практически всех составляющих крови, в том числе и гемоглобина.

Моль - одно из важнейших понятий в химии, - это, своего рода, звено для перехода из микромира атомов и молекул в обычный макромир граммов и килограммов.

В химии часто приходится считать большие количества атомов и молекул. Для быстрого и эффективного подсчета принято пользоваться методом взвешивания. Но при этом надо знать, вес отдельных атомов и молекул. Для того, чтобы узнать молекулярную массу надо сложить массу всех атомов, входящих в соединение.

Возьмем молекулу воды H 2 O, которая состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Из периодической таблицы Менделеева узнаем, что один атом водорода весит 1,0079 а.е.м. ; один атом кислорода - 15,999 а.е.м. Теперь, чтобы вычислить молекулярную массу воды, надо сложить атомные массы компонентов молекулы воды:

H 2 O = 2·1,0079 + 1·15,999 = 18,015 а.е.м.

Например, для сульфата аммония молекулярная масса будет равна:

Al 2 (SO 4) 3 = 2·26,982 + 3·32,066 + 12·15,999 = 315, 168 а.е.м.

Вернемся опять к повседневной жизни, в которой мы привыкли пользоваться такими понятиями, как пара, десяток, дюжина, сотня. Все это своеобразные единицы измерения определенных объектов: пара ботинок, десяток яиц, сотня скрепок. Подобной единицей измерения в химии является МОЛЬ .

Современная наука с высокой точностью определила число структурных единиц (молекулы, атомы, ионы…), которые содержатся в 1 моле вещества - это 6,022·10 23 - постоянная Авогадро , или число Авогадро .

Все вышесказанное о моле относится к микромиру. Теперь надо увязать понятие моля с повседневным макромиром.

Весь нюанс состоит в том, что в 12 граммах изотопа углерода 12 C содержится 6,022·10 23 атомов углерода, или ровно 1 моль. Таким образом, для любого другого элемента моль выражается количеством граммов, равным атомной массе элемента. Для химических соединений моль выражается количеством граммов, равным молекулярной массе соединения.

Чуть ранее мы выяснили, что молекулярная масса воды равна 18,015 а.е.м. С учетом полученных знаний о моле, можно сказать, что масса 1 моля воды = 18,015 г (т.к., моль соединения - это количество граммов, равных его молекулярной массе). Другими словами, можно сказать, что в 18,015 г воды содержится 6,022·10 23 молекул H 2 O, или 1 моль воды = 1 моль кислорода + 2 моля водорода.

Из приведенного примера понятна связь микромира и макромира через моль:

Число Авогадро ↔ МОЛЬ ↔ кол-во граммов, равных атомной (формульной) массе

n - кол-во вещества, моль;
N - кол-во частиц;
N A - число Авогадро, моль -1

Приведем несколько практических примеров использования моля:

Задача №1: Сколько молекул воды содержится в 16,5 молях H 2 O?

Решение: 16,5·6,022·10 23 = 9,93·10 24 молекул.

Задача №2: Сколько молей содержится в 100 граммах H 2 O?

Решение: (100 г/1)·(1 моль/18,015 г) = 5,56 моль.

Задача №3: Сколько молекул содержит 5 г диоксида углерода?

Решение:

Определяем молекулярную массу CO 2: CO 2 = 1·12,011 + 2·15,999 = 44,01 г/моль
Находим число молекул: (5г/1)·(1моль/44,01г)·(6,022·10 23 /1моль) = 6,84·10 22 молекул CO 2