Из материалов урока вы узнаете, как и в чем измеряют массы молекул, как определить порции твердых и жидких веществ, имеющие равное число молекул. Урок посвящен изучению понятий «относительная молекулярная масса», «молярная масса», “постоянная Авогадро”. Вы познакомитесь с новой характеристикой вещества – количеством вещества.

I. Моль, постоянная Авогадро

Посмотрите видео:

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 постоянной Авогадро

Слово «моль» про­ис­хо­дит от слова «мо­ле­ку­ла». Число мо­ле­кул в рав­ных ко­ли­че­ствах ве­ще­ства оди­на­ко­во.

Экс­пе­ри­мен­таль­но уста­нов­ле­но, что 1 моль ве­ще­ства со­дер­жит  ча­стиц (на­при­мер, мо­ле­кул). Это число на­зы­ва­ет­ся чис­лом Аво­га­д­ро.  А если к нему до­ба­вить еди­ни­цу из­ме­ре­ния – 1/моль, то это будет фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на – по­сто­ян­ная Аво­га­д­ро, ко­то­рая обо­зна­ча­ет­ся NА.

Постоянная Авогадро N_A определяется как число атомов, содержащееся в 12 г изотопа ¹²С:

Таким образом, 1 моль любого вещества содержит 6,02 • 10²³ частиц этого вещества.

1 моль кислорода содержит 6,02 • 10²³ молекул O₂.

1 моль серной кислоты содержит 6,02 • 10²³ молекул  H₂SO₄

1 моль железа содержит  6,02 • 10²³ атомов Fe

1 моль серы содержит  6,02 • 10²³ атомов  S

2 моль серы содержит  12,04 • 10²³ атомов  S

0,5  моль серы содержит  3,01 • 10²³ атомов  S

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;
Nа – число частиц, которое содержит 1 моль вещества (постоянная Авогадро).

II. Молярная масса

Молярная масса вещества (M) – масса, которую имеет 1 моль данного вещества. 
Эта величина, равная отношению массы m вещества к количеству вещества ν, имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной относительной молекулярной массе M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе A_r). 
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 M(CH₄) равна 16 г/моль;
молярная масса этана M(С₂Н₆) = 2 • 12+6=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.

n(CH₄) = n(С₂Н₆), но m(CH₄) < m(С₂Н₆)

Вычисление ν используется практически в каждой расчетной задаче.

III. Решение задач

IV. Тренажеры

Тренажёр №1 - Взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро

Тренажёр №2 - Взаимосвязь массы, количества вещества и молярной массы

Тренажёр №3 - Вычисление количества вещества по известной массе вещества

Тренажёр №4 - Вычисление массы вещества по известному количеству вещества

Тренажёр №5 - Вычисление массы вещества по известному числу частиц вещества

Тренажёр №6 - Вычисление молярной массы вещества

Тренажёр №7 - Вычисление числа частиц вещества по известной массе вещества

Тренажёр №8 - Вычисления числа частиц вещества по известному количеству вещества

V. Выполните интерактивный тест

"Упражнения для контроля и самопроверки по вычислению количества вещества"

"Упражнения для контроля и самопроверки по вычислению молярной массы вещества "

VI. Задания для закрепления

Задача 1. Вычислите массу воды (г), взятой количеством вещества 5 моль?

Задача 2. Вычислите массу 24,08 *10²³ молекул серной кислоты H₂SO₄?

Задача 3. Определите число атомов в  56 г железа Fe?