ГРУППА 303. ФИЗИКА. Тема « Количество вещества».

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 Постоянная Авогадро NA 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 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:                                V =  12,04 1023 / 6,02 1023 = 2 моль В общем виде:                            V = N/ NА где  N – число частиц данного вещества; NА – число частиц, которое содержит 1 моль вещества (постоянная Авогадро). 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 Mr (для веществ атомного строения – относительной атомной массе Ar). Например, молярная масса метана CH4 определяется следующим образом: Мr(CH4) = Ar(C) + 4 Ar(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:                                 М = m /v Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей:                           V =   m /М 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 Mr и Ar. 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. Образцы решения задач Задача №1. Вычислите массу (г) железа, взятого количеством вещества 0, 5 моль? Дано:  ν(Fe)=0,5 моль Найти: m(Fe) - ? Решение: m = M · ν M(Fe) = Ar(Fe) = 56 г/моль (Из периодической системы) m (Fe) = 56 г/моль · 0,5 моль = 28 г Ответ: m (Fe) =28 г   Задача №2. Вычислите массу (г) 12,04  · 1023 молекул оксида кальция CaО? Дано: N(CaO)= 12,04 * 1023 молекул Найти: m(СaO) - ? Решение: m = M · ν, ν= N/Na, следовательно,  формула для расчёта m = M · (N/Na) M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г/моль m= 56 г/моль · (12,04 * 1023/6.02 · 1023 1/моль) = 112 г Ответ: m= 112 г     САМОСТОЯТЕЛЬНО: 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?