Strukturne jedinice su sve čestice koje čine supstancu (atomi, molekuli, joni, elektroni ili bilo koje druge čestice). Jedinica mjerenja količine supstance u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) iu CGS sistemu je mol. Bez navođenja predmeta razmatranja, termin "količina supstance" se ne koristi.

Enciklopedijski YouTube

1 / 3

✪ Količina supstance

✪ 29. Količina supstance. Zadaci (3. dio)

✪ Fizika. Uvod u mkt, količinu supstance

Titlovi

Aplikacija

Ovo fizička količina koristi se za mjerenje makroskopskih količina tvari u slučajevima kada je za numerički opis procesa koji se proučavaju potrebno uzeti u obzir mikroskopsku strukturu tvari, na primjer, u hemiji, kada se proučavaju procesi elektrolize ili u termodinamici , kada se opisuje jednadžba stanja idealnog plina.

Količina supstance se označava latinicom n (\displaystyle n)(en) i ne preporučuje se označavanje grčkim slovom ν (\displaystyle \nu )(nu), budući da ovo slovo u hemijskoj termodinamici označava stehiometrijski koeficijent tvari u reakciji, i to je, po definiciji, pozitivno za produkte reakcije i negativno za reaktante. Međutim, grčko pismo se široko koristi u školskom kursu. ν (\displaystyle \nu )(gola).

Za izračunavanje količine supstance na osnovu njene mase koristi se koncept molarne mase: n = m / M (\displaystyle n=m/M), gdje je m masa supstance, M je molarna masa supstance. Molarna masa je masa po molu date supstance. Molarna masa supstance može se dobiti proizvodom

Količina supstance. Mol je jedinica za količinu supstance. Avogadrov broj

Pored apsolutnih i relativnih masa atoma i molekula razmatranih ranije, u hemiji veliki značaj ima posebnu vrijednost - količinu supstance. Količina supstance određena je brojem strukturnih jedinica (atoma, molekula, jona ili drugih čestica) ove supstance. Količina supstance je označena slovom ν. Već znate da svaka fizička veličina ima svoju mjernu jedinicu. Na primjer, dužina tijela mjeri se u metrima, masa tvari mjeri se u kilogramima. Kako se mjeri količina supstance? Za mjerenje količine tvari postoji posebna jedinica - krtica.

krtica- ovo je količina supstance koja sadrži onoliko čestica (atoma, molekula ili drugih) koliko ima atoma ugljika u 0,012 kg (tj. 12 g ugljika. To znači da jedan mol cinka, jedan mol aluminijuma, jedan mol ugljik sadrži jedan te isti broj atoma.To također znači da jedan mol molekularnog kisika, jedan mol vode sadrže isti broj molekula.I u prvom i u drugom slučaju broj čestica (atoma, molekula) što se nalazi u jednom molu jednako je broju atoma u jednom molu ugljika. Eksperimentalno je utvrđeno da jedan mol supstance sadrži 6,02 1023 čestica (atoma, molekula ili drugih). Supstanca. Ako se supstanca sastoji od atoma (na primjer, cink, aluminij, itd.), tada jedan mol ove tvari iznosi 6,02 1023 njenih atoma. Ako se tvar sastoji od molekula (na primjer, kisika, vode, itd.), onda jedan mol ove tvari iznosi 6,02 1023 njegovih molekula. ina 6.02 1023 je nazvana po poznatom italijanskom naučniku Amedeu Avogadru "Avogadrova konstanta" i označena je kao NA. Avogadrov broj pokazuje broj čestica u jednom molu supstance, tako da može imati dimenziju "čestice/mol". Međutim, pošto čestice mogu biti različite, riječ “čestice” je izostavljena i umjesto toga se upisuje jedinica u dimenziji Avogadro broja: “1/mol” ili “mol-1”. Dakle: NA = 6,02 1023.

Avogadrov broj vrlo velike. Uporedite: ako sakupite 6,02 1023 kuglice poluprečnika 14 centimetara, tada će njihova ukupna zapremina biti približno jednaka zapremini koju zauzima čitava naša planeta Zemlja.

Da biste odredili broj atoma (molekula) u određenoj količini tvari, morate koristiti sljedeću formulu: N = ν NA,

gdje je N broj čestica (atoma ili molekula).

Na primjer, odredimo broj atoma aluminija sadržanih u 2 mola aluminijske supstance: N (Al) = ν (Al) · NA.

N (Al) = 2 mol 6,02 1023 = 12,04 1023 (atomi).

Osim toga, možete odrediti količinu tvari prema poznatom broju atoma (molekula):

Jedna od osnovnih jedinica u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je jedinica za količinu supstance je mol.

krtica – to je tolika količina tvari koja sadrži onoliko strukturnih jedinica date tvari (molekula, atoma, jona itd.) koliko ima atoma ugljika u 0,012 kg (12 g) ugljikovog izotopa 12 OD .

S obzirom da je vrijednost apsolutne atomske mase za ugljik m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, možete izračunati broj atoma ugljika N ALI sadržano u 0,012 kg ugljika.

Mol bilo koje tvari sadrži isti broj čestica ove tvari (strukturne jedinice). Broj strukturnih jedinica sadržanih u tvari u količini od jednog mola je 6,02 10 23 i pozvao Avogadrov broj (N ALI ).

Na primjer, jedan mol bakra sadrži 6,02 10 23 atoma bakra (Cu), a jedan mol vodonika (H 2) sadrži 6,02 10 23 molekula vodonika.

molarna masa(M) je masa supstance uzete u količini od 1 mol.

Molarna masa je označena slovom M i ima jedinicu [g/mol]. U fizici se koristi dimenzija [kg/kmol].

U opštem slučaju, numerička vrednost molarne mase supstance se numerički poklapa sa vrednošću njene relativne molekularne (relativne atomske) mase.

Na primjer, relativna molekulska težina vode je:

Mr (H 2 O) = 2Ar (H) + Ar (O) = 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 ujutro.

Molarna masa vode ima istu vrijednost, ali se izražava u g/mol:

M (H 2 O) = 18 g/mol.

Dakle, mol vode koji sadrži 6,02 10 23 molekula vode (odnosno 2 6,02 10 23 atoma vodika i 6,02 10 23 atoma kisika) ima masu od 18 grama. 1 mol vode sadrži 2 mola atoma vodika i 1 mol atoma kiseonika.

1.3.4. Odnos između mase supstance i njene količine

Poznavajući masu supstance i njenu hemijsku formulu, a time i vrednost njene molarne mase, može se odrediti količina supstance i, obrnuto, znajući količinu supstance, može se odrediti njena masa. Za takve izračune trebate koristiti formule:

gdje je ν količina supstance, [mol]; m je masa supstance, [g] ili [kg]; M je molarna masa supstance, [g/mol] ili [kg/kmol].

Na primjer, da bismo pronašli masu natrijevog sulfata (Na 2 SO 4) u količini od 5 mola, nalazimo:

1) vrijednost relativne molekulske težine Na 2 SO 4, koja je zbir zaokruženih vrijednosti relativnih atomskih masa:

Mr (Na 2 SO 4) = 2Ar (Na) + Ar (S) + 4Ar (O) \u003d 142,

2) vrijednost molarne mase tvari brojčano jednaka njoj:

M (Na 2 SO 4) = 142 g/mol,

3) i, konačno, masa od 5 mola natrijum sulfata:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Odgovor: 710.

1.3.5. Odnos između zapremine supstance i njene količine

U normalnim uslovima (n.o.), tj. pod pritiskom R , jednako 101325 Pa (760 mm Hg), i temperaturu T, jednak 273,15 K (0 S), jedan mol raznih gasova i para zauzima istu zapreminu, jednaku 22,4 l.

Zapremina koju zauzima 1 mol gasa ili pare na n.o. naziva se molarni volumengasa i ima dimenziju litre po molu.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

Znajući količinu gasovite supstance (ν ) i molarna vrijednost zapremine (V mol) možete izračunati njegovu zapreminu (V) pod normalnim uslovima:

V = ν V mol,

gdje je ν količina supstance [mol]; V je zapremina gasovite supstance [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Suprotno tome, znajući volumen ( V) gasovite supstance u normalnim uslovima, možete izračunati njenu količinu (ν) :

Uputstvo

Jedna od formula za zapreminu rastvora: V = m/p, gde je V zapremina rastvora (ml), m masa (g), p je gustina (g/ml). Ako trebate dodatno pronaći masu, to se može učiniti poznavanjem formule i količine željene tvari. Koristeći formulu supstance, naći ćemo je molarna masa, dodavši atomske mase svi elementi uključeni u njegovu . Na primjer, M(AgNO3) = 108+14+16*3 = 170 g/mol. Zatim nalazimo masu prema formuli: m = n * M, gdje je m masa (g), n količina tvari (mol), M je molarna masa tvari (g / mol ). Pretpostavlja se da je količina supstance data u zadatku.

Sljedeći za pronalaženje volumena otopine izveden je iz molarne formule: c = n / V, gdje je c molarna koncentracija otopine (mol / l), n količina tvari (mol), V je zapremina rastvora (l). Izvodimo: V = n/c. Količina supstance se dodatno može naći po formuli: n = m/M, gde je m masa, M je molarna masa.

Slede formule za pronalaženje zapremine gasa. V \u003d n * Vm, gdje je V volumen plina (l), n količina tvari (mol), Vm je molarni volumen plina (l / mol). Za normalno, tj. pritisak jednak 101 325 Pa 273 K, molarni volumen gasa je konstantna vrijednost i iznosi 22,4 l/mol.

Za gasni sistem postoji formula: q(x) = V(x)/V, gde je q(x)(phi) zapreminski udeo komponente, V(x) je zapremina komponente (l ), V je zapremina sistema (l) . Iz ove formule mogu se izvesti još 2: V(x) = q*V, i takođe V = V(x)/q.

Ako u uslovu zadatka postoji jednačina reakcije, problem treba riješiti pomoću nje. Iz jednačine možete pronaći količinu bilo koje supstance, ona je jednaka koeficijentu. Na primjer, CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O. Odavde vidimo da je tokom interakcije 1 mol bakrovog oksida i 2 mola hlorovodonične kiseline Dobijeno je 1 mol bakar hlorida i 1 mol vode. Poznavajući po uslovu zadatka količinu supstance samo jedne komponente reakcije, lako se mogu naći količine svih supstanci. Neka količina bakrovog oksida iznosi 0,3 mol, tada je n(HCl) = 0,6 mol, n(CuCl2) = 0,3 mol, n(H2O) = 0,3 mol.

Bilješka

Ne zaboravite mjerne jedinice!

Izvori:

• "Zbirka zadataka iz hemije", G.P. Khomchenko, I.G. Homčenko, 2002.
• formula zapremine iz mase

Masa bilo koje supstance, molekule jednaka je zbiru masa njenih sastavnih atoma. Ako se u proračunu koriste relativne atomske mase, onda se dobiva relativna molekularna masa tvari. Relativna molekulska masa pokazuje koliko je puta apsolutna masa molekula date supstance veća od 1/12 apsolutne mase atoma ugljika. Obično se koriste približne vrijednosti relativne atomske i molekularne težine. Ove količine su bezdimenzionalne.

Uputstvo

Izračunajte vrijednost svakog elementa u molekulu. Saznati relativna masa jedan atom pogledati periodični sistem Serijski broj je atomska masa. Možete ga izračunati i pomoću formule Ar(element)=m(element)/1a.e.m. Radi lakšeg izračuna, koriste se približne vrijednosti.
Ar(H)=1?2=2;Ar(O)=16?1=16Ar(Fe)=56?2=112;Ar(S)=32?3=96;Ar(O)=16?12 =192

Zbrojite rezultate Ovo će biti molekularna težina supstance.
Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2+16=18
Mr(Fe2(SO4)3)=2Ar(Fe)+3Ar(S)+12Ar(O)=112+96+192=400

Pored relativne molekulske težine, molarna masa se često koristi u proračunima. Njegova mjerna jedinica je g/mol. Numerički je jednak relativnoj molekulskoj težini supstance.
M(H2O)=18 g/mol
M(Fe2(SO4)3=400 g/mol

Povezani video zapisi

U toku hemijske reakcije mogu nastati različite supstance: gasovite, rastvorljive, slabo rastvorljive. U potonjem slučaju, oni se talože. Često postoji potreba da se zna koja je tačna masa formiranog taloga. Kako se to može izračunati?

Trebaće ti

• - stakleni lijevak;
• - papirni filter;
• - laboratorijske vage.

Uputstvo

Možete djelovati na osnovu iskustva. Odnosno, izvršite kemijsku, pažljivo odvojite precipitat koji se formira od filtrata pomoću običnog staklenog lijevka i papirnog filtera, na primjer. Potpunije odvajanje postiže se vakuum filtracijom (na Buchnerovom lijevu).

Nakon toga osušite talog - prirodnim putem ili pod vakuumom i izmjerite ga što je moguće preciznije. Najbolje od svega, na osjetljivim laboratorijskim vagama. Ovako će zadatak biti riješen. Ovoj metodi se pribegava kada su nepoznate tačne količine početnih supstanci koje su ušle u reakciju.

Ako poznajete ove količine, onda se problem može riješiti mnogo lakše i brže. Pretpostavimo da trebate izračunati koliko klorida formira 20 grama klorida - kuhinjske soli - i 17 grama srebrovog nitrata. Prije svega, napišite jednačinu: NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl.

Tokom ove reakcije nastaje vrlo slabo rastvorljivo jedinjenje - srebrni hlorid, koji se taloži kao bijeli talog.

Izračunajte molarne mase polaznih materijala. Za natrijum hlorid je približno 58,5 g / mol, za srebrni nitrat - 170 g / mol. Odnosno, u početku, prema uslovima problema, imali ste 20/58,5 = 0,342 mola natrijum hlorida i 17/170 = 0,1 mola srebrnog nitrata.

Dakle, ispada da je natrijum klorid u početku uzet u višku, odnosno da će reakcija na drugom početnom materijalu ići do kraja (reagiraće svih 0,1 mola srebrnog nitrata, "vezujući" istih 0,1 mol obične soli) . Koliko srebrnog hlorida nastaje? Da biste odgovorili na ovo pitanje, pronađite molekulsku težinu formiranog precipitata: 108 + 35,5 = 143,5. Množenjem početne količine srebrnog nitrata (17 grama) omjerom molekulske težine proizvoda i početne tvari, dobit ćete odgovor: 17 * 143,5/170 = 14,3 grama. Ovo je tačna masa precipitata nastalog tokom reakcije.

Korisni savjeti

Naravno, odgovor koji ste dobili nije baš tačan, jer ste u svojim proračunima koristili zaokružene vrijednosti za atomske mase elemenata. Ako je potrebna veća tačnost, mora se uzeti u obzir da atomska masa srebra, na primjer, nije 108, već 107,868. Prema tome, atomska masa hlora nije 35,5, već 35, 453, itd.

Izvori:

• Izračunajte masu taloga nastalog tokom interakcije

U školskim zadacima iz hemije, po pravilu, potrebno je izračunati zapreminu produkta gasovite reakcije. To možete učiniti ako znate broj madeža bilo kojeg učesnika hemijska interakcija. Ili pronađite ovaj iznos iz drugih podataka zadatka.

Najtipičniji procesi koji se provode u hemiji su hemijske reakcije, tj. interakcije između nekih početnih supstanci, što dovodi do stvaranja novih supstanci. Supstance reaguju u određenim kvantitativnim omjerima, koji se moraju uzeti u obzir kako bi se uz minimalnu količinu polaznih supstanci dobili željeni proizvodi i ne stvaraju beskorisni proizvodni otpad. Da bi se izračunale mase supstanci koje reaguju, ispada da je potrebna još jedna fizička veličina, koja karakteriše deo supstance u smislu broja strukturnih jedinica sadržanih u njoj. Sam broj ega je izuzetno velik. To je očigledno, posebno, iz primjera 2.2. Stoga se u praktičnim proračunima broj strukturnih jedinica zamjenjuje posebnom vrijednošću tzv količina supstance.

Količina supstance je mjera za broj strukturnih jedinica, određena izrazom

gdje N(X)- broj strukturnih jedinica supstance X u stvarnom ili mentalno uzetom dijelu supstance, N A = 6.02 10 23 - Avogadrova konstanta (broj), široko korištena u nauci, jedna od osnovnih fizičkih konstanti. Ako je potrebno, može se koristiti preciznija vrijednost Avogadro konstante 6,02214 10 23. Dio tvari koji sadrži N a strukturne jedinice, predstavlja jednu količinu supstance - 1 mol. Dakle, količina tvari se mjeri u molovima, a Avogadrova konstanta ima jedinicu 1/mol, ili u drugoj notaciji mol -1.

Sa svim vrstama rasuđivanja i proračuna vezanih za svojstva materije i hemijske reakcije, koncept količina supstance potpuno zamjenjuje koncept broj strukturnih jedinica. Ovo eliminira potrebu za korištenjem veliki brojevi. Na primjer, umjesto da kažemo "uzeto 6,02 10 23 strukturnih jedinica (molekula) vode", kažemo: "uzeto je 1 mol vode."

Svaki dio tvari karakterizira i masa i količina tvari.

Odnos mase supstanceXkoličina supstance naziva se molarna masaM(X):

Molarna masa je brojčano jednaka masi 1 mol supstance. Ovo je važna kvantitativna karakteristika svake supstance, koja zavisi samo od mase strukturnih jedinica. Avogadro broj je postavljen na način da se molarna masa supstance, izražena u g/mol, numerički poklapa sa relativnom molekularna težina M g Za molekul vode M g = 18. To znači da je molarna masa vode M (H 2 0) \u003d 18 g / mol. Koristeći podatke periodnog sistema, moguće je izračunati tačnije vrijednosti M g i M(X), ali u nastavnim zadacima iz hemije to obično nije potrebno. Iz svega rečenog jasno je koliko je lako izračunati molarnu masu supstance - dovoljno je dodati atomske mase u skladu sa formulom supstance i staviti jedinicu g / mol. Stoga se formula (2.4) praktično koristi za izračunavanje količine supstance:

Primjer 2.9. Izračunajte molarnu masu sode bikarbone NaHC0 3 .

Rješenje. Prema formuli supstance M g = 23 + 1 + 12 + 3 16 = 84. Dakle, po definiciji, M(NaIIC0 3) = 84 g/mol.

Primjer 2.10. Kolika je količina supstance u 16,8 g sode bikarbone? Rješenje. M(NaHC0 3) = 84 g/mol (vidi gore). Po formuli (2.5)

Primjer 2.11. Koliko frakcija (strukturnih jedinica) sode za piće ima u 16,8 g supstance?

Rješenje. Transformirajući formulu (2.3), nalazimo:

AT(NaHC0 3) = N a n(NaHC0 3);

tt(NaHC0 3) = 0,20 mol (vidi primjer 2.10);

N (NaHC0 3) = 6,02 10 23 mol "1 0,20 mol = 1,204 10 23.

Primjer 2.12. Koliko atoma ima u 16,8 g sode bikarbone?

Rješenje. Soda bikarbona, NaHC0 3 , sastoji se od atoma natrijuma, vodika, ugljika i kisika. Ukupno ima 1 + 1 + 1 + 3 = 6 atoma u strukturnoj jedinici materije. Kao što je utvrđeno u primjeru 2.11, ova masa sode za piće sastoji se od 1.204 10 23 strukturnih jedinica. Zbog toga ukupan broj atoma u materiji je