Что такое количество вещества и моль
Количество вещества (химическое количество, обозначается n) показывает, сколько структурных частиц содержится в порции вещества: молекул, атомов или ионов. Считать частицы по одной нельзя, их слишком много, поэтому придумали специальную единицу: моль.
1 моль любого вещества содержит одинаковое число частиц: 6,02 × 10²³. Это число Авогадро, его обозначают Nₐ, а единица у него моль⁻¹. Так же 1 дюжина всегда равна 12 штукам, что бы ты ни считал: яйца или карандаши.
Поэтому вещества количеством 1 моль могут сильно различаться по массе. 1 моль воды H₂O весит 18 г, 1 моль железа Fe весит 56 г, а число частиц в них одинаковое.
Если в формуле несколько атомов, количество вещества атомов считают по индексам. В 1 моль SO₂ содержится 1 моль атомов серы и 2 моль атомов кислорода. В 1 моль H₃PO₄ это 3 моль H, 1 моль P и 4 моль O.
Формулы: как найти количество вещества
Для расчётов хватает трёх формул. Выбирай ту, где известна твоя величина.
- По массе: n = m / M, где m в граммах, M в г/моль.
- По объёму газа при нормальных условиях: n = V / Vₘ, где Vₘ = 22,4 л/моль.
- По числу частиц: n = N / Nₐ, где Nₐ = 6,02 × 10²³ моль⁻¹.
Молярная масса M численно равна относительной молекулярной массе. Для воды Mr = 2 × 1 + 16 = 18, значит M(H₂O) = 18 г/моль. Относительные атомные массы берут из таблицы Менделеева, хлор округляют до 35,5.
Молярный объём Vₘ работает только для газов при н. у. Для жидкостей и твёрдых веществ объём находят через плотность: V = m / ρ. У воды ρ = 1 г/см³, поэтому 2 моль воды (36 г) занимают 36 см³.
Все формулы можно перевернуть: m = n × M, V = n × Vₘ, N = n × Nₐ. Так находят массу, объём газа и число молекул, если известно количество вещества.
Эти расчёты нужны с самого начала курса, они продолжают тему первоначальных химических понятий.
Как найти количество молекул вещества: разбор задачи
Задача. Сколько молекул содержится в 14,7 г серной кислоты H₂SO₄?
- Найди молярную массу. M(H₂SO₄) = 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 г/моль.
- Найди количество вещества: n = m / M = 14,7 / 98 = 0,15 моль.
- Найди число молекул: N = n × Nₐ = 0,15 × 6,02 × 10²³ = 0,903 × 10²³ = 9,03 × 10²² молекул.
- Запиши ответ: примерно 9,03 × 10²² молекул.
Задачу про объём газа решают так же, только вместо M берут Vₘ. Например, 0,4 моль кислорода при н. у. занимают V = 0,4 × 22,4 = 8,96 л.
Если нужно обратное действие, например найти количество вещества азота в 2,2 л, делишь объём на 22,4: n = 2,2 / 22,4 ≈ 0,098 моль.
Когда в задаче есть уравнение реакции, сначала находят количество вещества, а потом сравнивают его по коэффициентам. Это разобрано в теме химические реакции.
Где ошибаются чаще всего
Путают количество вещества и массу. Количество вещества измеряется в молях, масса в граммах. Ответ «98 моль» вместо «98 г» значит, что формула применена не туда.
Не переводят единицы. Формула n = m / M требует граммы. Если масса дана в миллиграммах или тоннах, сначала переведи её: 5,85 мг = 0,00585 г. Тогда для NaCl с M = 58,5 г/моль получится n = 0,0001 моль, то есть 0,1 ммоль.
Применяют 22,4 л/моль к любому веществу. Это значение подходит только для газов при н. у. Воду, спирт или железо так считать нельзя.
Путают молекулы и атомы. В 1 моль кислорода O₂ содержится 6,02 × 10²³ молекул, но атомов в два раза больше, то есть 12,04 × 10²³. Всегда смотри, о каких частицах спрашивает задача.
Неверно считают молярную массу. Забывают умножить на индекс или скобку. В Ca(OH)₂ кислорода и водорода по два атома: M = 40 + 2 × (16 + 1) = 74 г/моль.
Какие задания присылают ученики и как пользоваться страницей
По этой теме в 8 классе чаще всего просят найти количество вещества по массе или числу частиц, посчитать объём газа, число молекул и массу порции вещества. Встречаются практические работы: отмерить мерным цилиндром воду количеством 1 или 2,5 моль, взвесить карбонат натрия. Есть и расчёты по уравнениям реакций, где нужно найти массу или объём газа, например при разложении нитрата меди (II) или реакции магния с соляной кислотой.
Посмотри список заданий выше и найди похожее по условию: ход решения там записан полностью. Если такого нет, сфотографируй своё задание и отправь на сайт, чтобы получить решение с пояснениями. Для задач с растворами пригодится тема растворы.