Одиннадцатый класс → Основные концепции химии ↓
Понятие моля и молярная масса
Концепция моля — это фундаментальный принцип в химии, который служит мостом между атомным миром и макроскопическим миром, который мы можем измерять. Понимание этого концепта важно для дальнейших исследований в химии и широко используется в различных расчетах и реакциях.
Что такое моль?
Моль — это единица измерения, используемая в химии для выражения количества химического вещества. Это одна из семи основных единиц СИ и определяется как точно 6,02214076 × 10 23
частиц, которые могут быть атомами, молекулами, ионами или электронами. Это число известно как число Авогадро.
Важность моля
- Счет частиц: Атомы и молекулы невероятно малы. Они так малы, что было бы непрактично подсчитывать их по одному. Моль позволяет химикам подсчитывать частицы, взвешивая их.
- Химические реакции: Химические реакции часто включают очень большое количество атомов и молекул, и для работы с ними требуется удобная единица. Моль позволяет химикам измерять вещества в количествах, необходимых для химической реакции.
- Универсальный стандарт: Так же, как дюжина универсально признана как 12, моль универсально признан как
6,02214076 × 10 23
частиц.
Число Авогадро: Визуальное представление
Поймем число Авогадро на примере для лучшего понимания. Представьте, что у вас есть моль баскетбольных мячей.
Один моль баскетбольных мячей (6,022 × 10 23 мячей)
Количество баскетбольных мячей, которое у вас было бы, было бы более чем достаточно, чтобы покрыть всю Землю баскетбольными мячами, складывая их в штабеля высотой более мили. Это помогает понять, насколько велико число Авогадро.
Преобразование молей в частицы и наоборот
Важным навыком в химии является преобразование между молями и числами частиц (атомов, молекул и т. д.). Для этого мы используем число Авогадро.
Формулы преобразования
- Число частиц = моли × число Авогадро
- Моль = Число частиц ÷ число Авогадро
Пример расчета
Предположим, у вас есть 2
моля молекул воды. Сколько у вас молекул воды?
Число молекул воды = 2 моля × 6,022 × 10 23 молекул/моль = 1,2044 × 10 24 молекул
Теперь давайте проведем расчет в обратном порядке. Сколько молей составляет 1,2044 × 10 24
молекул воды?
Моли воды = 1,2044 × 10 24 молекул ÷ 6,022 × 10 23 молекул/моль = 2 моля
Молярная масса
Молярная масса — это масса одного моля вещества (элемента или соединения), выраженная в граммах на моль (г/моль). Она численно равна средней атомной массе элемента в атомных единицах массы (а.е.м.).
Как рассчитывать молярную массу
Чтобы найти молярную массу молекулы, сложите атомные массы всех атомов, составляющих эту молекулу.
Пример: Молярная масса воды (H 2 O)
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Чтобы вычислить молярную массу, выполните следующие шаги:
- Масса водорода (H) =
1,01
г/моль - Масса кислорода (O) =
16,00
г/моль - Молекулярная формула: H 2 O = 2(H) + 1(O)
Молярная масса H 2 O = 2(1,01) + 16,00 = 2,02 + 16,00 = 18,02 г/моль
Заполнение концепта примерами
Если у вас есть 36,04
грамма воды, сколько у вас будет молей?
Моли воды = Масса воды ÷ Молярная масса воды = 36,04 грамма ÷ 18,02 г/моль = 2 моля
Это означает, что у вас есть 2
моля молекул воды.
Связь между моль, массой и числом частиц
Химия часто требует преобразования между числом частиц, молями и массой. Вот как эти концепты связаны:
Поток преобразования
Представьте, что вы хотите преобразовать массу в молекулы или частицы. Думайте об этом как о блок-схеме:
Для преобразования между этими величинами вы можете использовать следующее:
- Масса в молекулы: Разделите массу на молярную массу
- Моли в частицы: Умножьте количество молей на число Авогадро
- Частицы в молекулы: Разделите количество частиц на число Авогадро
- Моли в массу: Умножьте количество молей на молярную массу
Специальный вопрос
Вопрос 1
Если у вас есть 4
моля глюкозы (C 6 H 12 O 6), какова масса в граммах?
Атомные массы: C = 12,01, H = 1,008, O = 16,00 Молярная масса C 6 H 12 O 6 = 6(12,01) + 12(1,008) + 6(16,00) = 72,06 + 12,096 + 96,00 = 180,16 г/моль Масса = Моли × Молярная масса = 4 × 180,16 = 720,64 грамма
Вопрос 2
Сколько молекул в 0,5
молях азота (N2)?
Число молекул = Моли × число Авогадро = 0,5 × 6,022 × 10 23 = 3,011 × 10 23 молекул
Эти примеры помогают в понимании концепции моля и его полезности в химии.
Заключение
Концепция моля и молярная масса являются центральными для понимания и выполнения расчетов в химии. Они предоставляют способ преобразования взаимодействий на атомном уровне в макроскопические количества, которые мы можем измерять и манипулировать ими в лабораторных условиях. Освоение этих концепций необходимо для всех, кто желает продолжить обучение или карьеру, связанную с химией.