A szerkezeti egység minden olyan részecske, amely egy anyagot alkot (atomok, molekulák, ionok, elektronok vagy bármilyen más részecskék). Egy anyag mennyiségének mértékegysége a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) és a CGS-rendszerben a mol. A vizsgálat tárgyának meghatározása nélkül az „anyag mennyisége” kifejezés nem használatos.

Enciklopédiai YouTube

1 / 3

✪ Az anyag mennyisége

✪ 29. Anyag mennyisége. Feladatok (3. rész)

✪ Fizika. Bevezetés az mkt-be, az anyagmennyiségbe

Feliratok

Alkalmazás

Ez fizikai mennyiség anyagok makroszkopikus mennyiségének mérésére szolgál olyan esetekben, amikor a vizsgált folyamatok numerikus leírásához figyelembe kell venni az anyag mikroszkópos szerkezetét, például a kémiában, az elektrolízis folyamatok tanulmányozása során vagy a termodinamikában. , az ideális gáz állapotegyenleteinek leírásakor.

Az anyag mennyiségét a latin jelöli n (\displaystyle n)(en), és nem ajánlott görög betűvel jelölni ν (\displaystyle \nu )(nu), mivel ez a betű a kémiai termodinamikában azt jelöli sztöchiometrikus együttható a reakcióban lévő anyagokat, és ez definíció szerint pozitív a reakciótermékekre és negatív a reagensekre. Az iskolai kurzusban azonban széles körben használják a görög betűt. ν (\displaystyle \nu )(meztelen).

Az anyag mennyiségének a tömege alapján történő kiszámításához a moláris tömeg fogalmát használjuk: n = m / M (\megjelenítési stílus n = m/M), ahol m az anyag tömege, M az anyag moláris tömege. A moláris tömeg egy adott anyag egy móljára eső tömege. Egy anyag moláris tömegét a termékkel kaphatjuk meg

Az anyag mennyisége. A mól egy anyag mennyiségének egysége. Avogadro száma

A korábban figyelembe vett atomok és molekulák abszolút és relatív tömege mellett a kémiában nagyon fontos különleges értéke van - az anyag mennyisége. Egy anyag mennyiségét az anyag szerkezeti egységeinek (atomok, molekulák, ionok vagy egyéb részecskék) száma határozza meg. Az anyag mennyiségét ν betűvel jelöljük. Azt már tudod, hogy minden fizikai mennyiségnek megvan a maga mértékegysége. Például egy test hosszát méterben, egy anyag tömegét kilogrammban mérik. Hogyan mérhető egy anyag mennyisége? Az anyag mennyiségének mérésére van egy speciális egység - a mól.

anyajegy- ez annak az anyagnak a mennyisége, amely annyi részecskét (atomot, molekulát vagy mást) tartalmaz, ahány szénatom van 0,012 kg-ban (azaz 12 g szénben. Ez azt jelenti, hogy egy mól cink, egy mól alumínium, egy mól a szén egy és ugyanannyi atomot tartalmaz.Ez azt is jelenti, hogy egy mol molekuláris oxigén, egy mol víz ugyanannyi molekulát tartalmaz.Mind az első, mind a második esetben a részecskék (atomok, molekulák) száma amit egy mól tartalmaz, egyenlő az egy mól szénben lévő atomok számával.Kísérletileg megállapították, hogy egy mol anyag 6,02 1023 részecskét (atomot, molekulát vagy mást) tartalmaz. anyag.Ha egy anyag atomokból áll (például cink, alumínium stb.), akkor ennek az anyagnak egy mólja 6,02 1023 atom. Ha egy anyag molekulákból áll (például oxigén, víz stb.), akkor ebből az anyagból egy mól 6,02 1023 molekula. Az ina 6.02 1023 a híres olasz tudós, Amedeo Avogadro "Avogadro állandója" nevéhez fűződik, és NA-val jelölték. Az Avogadro-szám az anyag egy móljában lévő részecskék számát mutatja, tehát a "részecskék / mól" dimenziója lehet. Mivel azonban a részecskék különbözőek lehetnek, a „részecskék” szót kihagyjuk, helyette az Avogadro-szám dimenziójában egy mértékegységet írunk: „1/mol” vagy „mol-1”. Így: NA = 6,02 1023.

Avogadro száma nagyon nagy. Hasonlítsa össze: ha 6,02 × 1023 golyót gyűjt össze, amelyek sugara 14 centiméter, akkor a teljes térfogatuk megközelítőleg akkora lesz, mint az egész Föld bolygónk.

Egy adott anyagmennyiségben lévő atomok (molekulák) számának meghatározásához a következő képletet kell használni: N = ν NA,

ahol N a részecskék (atomok vagy molekulák) száma.

Határozzuk meg például a 2 mol alumíniumanyagban található alumíniumatomok számát: N (Al) = ν (Al) · NA.

N (Al) = 2 mol 6,02 1023 \u003d 12,04 1023 (atom).

Ezenkívül az anyag mennyiségét ismert számú atom (molekula) alapján határozhatja meg:

A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egyik alapegysége az az anyag mennyiségi egysége a mól.

anyajegy – ez egy olyan mennyiségű anyag, amely egy adott anyagból annyi szerkezeti egységet (molekulát, atomot, iont stb.) tartalmaz, ahány szénatom van 0,012 kg (12 g) szénizotópban 12 TÓL TŐL .

Tekintettel arra, hogy a szén abszolút atomtömegének értéke m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, kiszámolhatja a szénatomok számát N DE 0,012 kg szénben található.

Bármely anyag egy mólja ugyanannyi részecskét (szerkezeti egységet) tartalmaz. Az egy mólnyi anyagban található szerkezeti egységek száma 6,02 10 23 és felhívott Avogadro száma (N DE ).

Például egy mól réz 6,02 10 23 rézatomot (Cu) tartalmaz, egy mól hidrogén (H 2) pedig 6,02 10 23 hidrogénmolekulát tartalmaz.

moláris tömeg(M) egy 1 mol mennyiségben vett anyag tömege.

A moláris tömeget M betű jelöli, mértékegysége [g/mol]. A fizikában a [kg/kmol] dimenziót használják.

Általános esetben egy anyag moláris tömegének számértéke numerikusan egybeesik relatív molekulatömegének (relatív atomtömegének) értékével.

Például a víz relatív molekulatömege:

Mr (H 2 O) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 am.u.

A víz moláris tömege azonos értékű, de g/mol-ban van kifejezve:

M (H2O) = 18 g/mol.

Így egy mól víz, amely 6,02 10 23 vízmolekulát (2 6,02 10 23 hidrogénatomot és 6,02 10 23 oxigénatomot) tartalmaz, tömege 18 gramm. 1 mol víz 2 mol hidrogénatomot és 1 mol oxigénatomot tartalmaz.

1.3.4. Az anyag tömege és mennyisége közötti kapcsolat

Egy anyag tömegének és kémiai képletének, tehát moláris tömegének ismeretében meg lehet határozni egy anyag mennyiségét, és fordítva, egy anyag mennyiségének ismeretében meghatározhatjuk a tömegét. Az ilyen számításokhoz a következő képleteket kell használnia:

ahol ν az anyag mennyisége, [mol]; m az anyag tömege [g] vagy [kg]; M az anyag moláris tömege [g/mol] vagy [kg/kmol].

Például, hogy megtaláljuk a nátrium-szulfát (Na 2 SO 4) tömegét 5 mol mennyiségben, azt találjuk:

1) a Na 2 SO 4 relatív molekulatömegének értéke, amely a relatív atomtömegek kerekített értékeinek összege:

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

2) az anyag móltömegének értéke számszerűen ezzel egyenlő:

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

3) és végül 5 mol nátrium-szulfát tömege:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Válasz: 710.

1.3.5. Egy anyag térfogata és mennyisége közötti kapcsolat

Normál körülmények között (n.o.), pl. nyomáson R 101325 Pa (760 Hgmm), és a hőmérséklet T, 273,15 K (0 С), egy mól különböző gázok és gőzök ugyanazt a térfogatot foglalják el, egyenlő 22,4 l.

Az 1 mól gáz vagy gőz által elfoglalt térfogatot n.o-n nevezzük moláris térfogatgáz, mérete pedig egy liter/mol.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

A gáz halmazállapotú anyag mennyiségének ismeretében (ν ) és moláris térfogatérték (V mol) normál körülmények között kiszámíthatja térfogatát (V):

V = ν V mol,

ahol ν az anyag mennyisége [mol]; V a gáz halmazállapotú anyag térfogata [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Ezzel szemben a hangerő ismeretében ( V) gáz halmazállapotú anyag normál körülmények között, kiszámíthatja mennyiségét (ν) :

Utasítás

Az oldat térfogatának egyik képlete: V = m/p, ahol V az oldat térfogata (ml), m a tömege (g), p a sűrűség (g/ml). Ha emellett meg kell találnia a tömeget, akkor ezt megteheti a képlet és a kívánt anyag mennyiségének ismeretében. Egy anyag képletével meg fogjuk találni moláris tömeg, miután hozzátette atomtömegek a benne szereplő összes elemet. Például M(AgNO3) = 108+14+16*3 = 170 g/mol. Ezután megtaláljuk a tömeget a következő képlet szerint: m \u003d n * M, ahol m a tömeg (g), n az anyag mennyisége (mol), M az anyag moláris tömege (g / mol ). Feltételezzük, hogy az anyag mennyisége adott a feladatban.

A következő az oldat térfogatának meghatározásához a következő mólképletből származik: c \u003d n / V, ahol c az oldat moláris koncentrációja (mol / l), n az anyag mennyisége (mol), V az oldat térfogata (l). Levezetjük: V = n/c. Az anyag mennyisége a következő képlettel is meghatározható: n = m/M, ahol m a tömeg, M a moláris tömeg.

A következő képletek a gáz térfogatának meghatározására szolgálnak. V \u003d n * Vm, ahol V a gáz térfogata (l), n az anyag mennyisége (mol), Vm a gáz moláris térfogata (l / mol). Normálra, pl. nyomás 101 325 Pa 273 K, a gáz moláris térfogata állandó érték, és egyenlő 22,4 l / mol.

Gázrendszerre van egy képlet: q(x) = V(x)/V, ahol q(x)(phi) a komponens térfogathányada, V(x) a komponens térfogata (l ), V a rendszer térfogata (l) . Ebből a képletből 2 másik származtatható: V(x) = q*V, valamint V = V(x)/q.

Ha a feladat feltételében van reakcióegyenlet, akkor ennek segítségével kell a problémát megoldani. Az egyenletből megtudhatja bármely anyag mennyiségét, ez egyenlő az együtthatóval. Például CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O. Innen látjuk, hogy 1 mol réz-oxid és 2 mol kölcsönhatása során sósavból 1 mol réz-kloridot és 1 mol vizet kaptunk. Ha a feladat feltétele alapján ismerjük a reakció egyetlen komponensének anyagmennyiségét, könnyen megtalálhatjuk az összes anyag mennyiségét. Legyen a réz-oxid anyag mennyisége 0,3 mol, akkor n(HCl) = 0,6 mol, n(CuCl2) = 0,3 mol, n(H2O) = 0,3 mol.

jegyzet

Ne felejtsd el a mértékegységeket!

Források:

• "Kémiai problémák gyűjteménye", G.P. Khomchenko, I.G. Khomchenko, 2002.
• térfogat képlete tömegből

Bármely anyag, molekula tömege megegyezik az azt alkotó atomok tömegének összegével. Ha a számítás relatív atomtömegeket használ, akkor megkapjuk az anyag relatív molekulatömegét. A relatív molekulatömeg azt mutatja meg, hogy egy adott anyag molekulájának abszolút tömege hányszor nagyobb, mint egy szénatom abszolút tömegének 1/12-e. Általában a relatív atom- és molekulatömeg hozzávetőleges értékeit használják. Ezek a mennyiségek mérettelenek.

Utasítás

Számítsa ki a molekula egyes elemeinek értékét! Utána járni relatív tömeg egy atomba nézzen bele periodikus rendszer A sorozatszám az atomtömeg. Kiszámolhatja az Ar(elem)=m(elem)/1a.e.m képlettel is. A számítás megkönnyítése érdekében közelítő értékeket használnak.
Ar(H)=1-2=2;Ar(O)=16<1=16Ar(Fe)=56<2=112; Ar(S)=32=3=96; Ar(O)=16<12 =192

Adja össze az eredményeket, ez lesz az anyag molekulatömege.
Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2+16=18
Mr(Fe2(SO4)3)=2Ar(Fe)+3Ar(S)+12Ar(O)=112+96+192=400

A számításoknál a relatív molekulatömeg mellett gyakran a moláris tömeget is használják. Mértékegysége g/mol. Számszerűen megegyezik az anyag relatív molekulatömegével.
M(H2O)=18 g/mol
M(Fe2(SO4)3=400 g/mol

Kapcsolódó videók

Egy kémiai reakció során sokféle anyag képződhet: gáznemű, oldható, gyengén oldódó. Ez utóbbi esetben kicsapódnak. Gyakran szükséges tudni, hogy mekkora a képződött csapadék pontos tömege. Hogyan lehet ezt kiszámolni?

Szükséged lesz

• - üvegtölcsér;
• - papírszűrő;
• - laboratóriumi mérlegek.

Utasítás

Tapasztalat alapján cselekedhet. Vagyis végezzen vegyszert, óvatosan válassza le a képződött csapadékot a szűrletből például egy közönséges üvegtölcsér és egy papírszűrő segítségével. A teljesebb elválasztást vákuumszűréssel (Buchner-tölcséren) érik el.

Ezután szárítsa meg a csapadékot - természetesen vagy vákuum alatt, és mérje le a lehető legpontosabban. A legjobb az egészben, érzékeny laboratóriumi mérlegeken. Így lesz megoldva a feladat. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha a reakcióba bevitt kiindulási anyagok pontos mennyisége nem ismert.

Ha ismeri ezeket a mennyiségeket, akkor a probléma sokkal könnyebben és gyorsabban megoldható. Tegyük fel, hogy ki kell számítania, hogy mennyi klorid keletkezett 20 gramm kloridból - konyhasóból - és 17 gramm ezüst-nitrátból. Először is írja fel az egyenletet: NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl.

A reakció során nagyon gyengén oldódó vegyület képződik - ezüst-klorid, amely fehér csapadékként válik ki.

Számítsa ki a kiindulási anyagok moláris tömegét! A nátrium-klorid esetében ez körülbelül 58,5 g / mol, az ezüst-nitrát esetében - 170 g / mol. Vagyis kezdetben a probléma körülményei szerint 20/58,5 = 0,342 mol nátrium-klorid és 17/170 = 0,1 mol ezüst-nitrát volt.

Így kiderül, hogy a nátrium-kloridot kezdetben feleslegben vették fel, vagyis a második kiindulási anyag reakciója a végére megy (minden 0,1 mol ezüst-nitrát reagál, ugyanazt a 0,1 mol konyhasót "megkötve"). . Mennyi ezüst-klorid keletkezik? A kérdés megválaszolásához keresse meg a képződött csapadék molekulatömegét: 108 + 35,5 = 143,5. Az ezüst-nitrát kezdeti mennyiségét (17 gramm) megszorozva a termék és a kiindulási anyag molekulatömegének arányával, megkapja a választ: 17 * 143,5/170 = 14,3 gramm. Ez a reakció során képződött csapadék pontos tömege.

Hasznos tanácsok

Természetesen a kapott válasz nem túl pontos, mivel a számításai során az elemek atomtömegére kerekített értékeket használt. Ha nagyobb pontosságra van szükség, akkor figyelembe kell venni, hogy például az ezüst atomtömege nem 108, hanem 107,868. Ennek megfelelően a klór atomtömege nem 35,5, hanem 35, 453 stb.

Források:

• Számítsa ki a kölcsönhatás során keletkezett csapadék tömegét!

Az iskolai kémiai feladatokban általában ki kell számítani a gáznemű reakciótermék térfogatát. Ezt akkor teheti meg, ha ismeri bármelyik résztvevő anyajegyeinek számát kémiai kölcsönhatás. Vagy keresse meg ezt az összeget más feladatadatokból.

A kémiában legjellemzőbb folyamatok a kémiai reakciók, pl. egyes kezdeti anyagok közötti kölcsönhatások, amelyek új anyagok képződéséhez vezetnek. Az anyagok bizonyos mennyiségi összefüggésekben reagálnak, amelyeket figyelembe kell venni annak érdekében, hogy a kívánt termékeket minimális mennyiségű kiindulási anyag felhasználásával kapjuk, és ne keletkezzen haszontalan termelési hulladék. A reagáló anyagok tömegének kiszámításához kiderül, hogy még egy fizikai mennyiségre van szükség, amely az anyag egy részét a benne lévő szerkezeti egységek számában jellemzi. Önmagában az egoszám szokatlanul nagy. Ez különösen nyilvánvaló a 2.2. példából. Ezért a gyakorlati számításokban a szerkezeti egységek számát egy speciális, ún Mennyiség anyagokat.

Az anyag mennyisége a szerkezeti egységek számának mértéke, amelyet a kifejezés határoz meg

ahol N(X)- az anyag szerkezeti egységeinek száma x egy anyag valódi vagy mentálisan vett részében, N A = 6,02 10 23 - Avogadro-állandó (szám), széles körben használják a tudományban, az egyik alapvető fizikai állandó. Szükség esetén az Avogadro állandó 6,02214 10 23 pontosabb értéke is használható. Az anyag egy része, amely tartalmaz N a szerkezeti egységek, egyetlen anyagmennyiséget jelent - 1 mol. Így az anyag mennyiségét mólokban mérjük, és az Avogadro-állandó egysége 1/mol, vagy más jelöléssel mol -1.

Mindenféle okoskodással és számítással az anyag tulajdonságaival kapcsolatban és kémiai reakciók, koncepció anyagmennyiség teljesen felváltja a fogalmat szerkezeti egységek száma. Ez kiküszöböli a használat szükségességét nagy számok. Például ahelyett, hogy azt mondanánk, hogy "6,02 10 23 szerkezeti egység (molekula) vizet vett fel", azt mondjuk: "vett 1 mol vizet".

Az anyag minden részét az anyag tömege és mennyisége egyaránt jellemzi.

Egy anyag tömegének arányaxaz anyag mennyiségét moláris tömegnek nevezzükM(X):

A moláris tömeg számszerűen megegyezik 1 mol anyag tömegével. Ez az egyes anyagok fontos mennyiségi jellemzője, amely csak a szerkezeti egységek tömegétől függ. Az Avogadro-számot úgy állítják be, hogy az anyag g / mol-ban kifejezett moláris tömege számszerűen egybeessen a relatív molekuláris tömeg M g Egy vízmolekulához M g = 18. Ez azt jelenti, hogy a víz moláris tömege M (H 2 0) \u003d 18 g / mol. A periódusos rendszer adatait felhasználva pontosabb értékeket lehet kiszámítani M gés M(X), de a kémia tanítási feladataiban erre általában nincs szükség. Az elmondottakból világosan látszik, milyen egyszerű az anyag moláris tömegének kiszámítása - elegendő az atomtömegeket az anyag képletének megfelelően hozzáadni, és megadni a g / mol mértékegységet. Ezért gyakorlatilag a (2.4) képletet használják az anyag mennyiségének kiszámítására:

Példa 2.9. Számítsa ki a szódabikarbóna NaHC0 3 moláris tömegét!

Megoldás. Az anyag képlete szerint M g = 23 + 1 + 12 + 3 16 = 84. Ezért a definíció szerint M(NaIIC03) = 84 g/mol.

2.10. példa. Mennyi az anyag mennyisége 16,8 g szódabikarbónában? Megoldás. M(NaHC03) = 84 g/mol (lásd fent). A (2.5) képlet szerint

Példa 2.11. Hány frakció (szerkezeti egység) ivószóda van 16,8 g anyagban?

Megoldás. A (2.3) képletet átalakítva a következőket kapjuk:

AT(NaHC03) = Na n(NaHC03);

tt(NaHC03) = 0,20 mol (lásd a 2.10. példát);

N (NaHC0 3) \u003d 6,02 10 23 mol "1 0,20 mol = 1,204 10 23.

Példa 2.12. Hány atom van 16,8 g szódabikarbónában?

Megoldás. A szódabikarbóna, a NaHC0 3 nátrium-, hidrogén-, szén- és oxigénatomokból áll. Összesen 1 + 1 + 1 + 3 = 6 atom van az anyag szerkezeti egységében. Amint azt a 2.11. példában találtuk, ez az ivószóda tömege 1,204 10 23 szerkezeti egységből áll. Ezért teljes szám az atomok az anyagban