§ 8. Cantitatea de substanță. mol
Din cursul fizicii știți. cât de important este măsurarea cantităților fizice atunci când observăm și studiem fenomenele. DI Mendeleyev a spus: "Știința începe atunci când începeți să măsurați."
Când studiază fenomenele fizice, este necesar să se măsoare masa, volumul, lungimea, temperatura corpurilor fizice și alte cantități fizice. În studiul substanțelor și proprietăților lor, măsurarea unei cantități fizice, numită cantitate de materie, este de mare importanță.
Cantitatea de materie ia în considerare numărul de particule (atomi, molecule și altele) care intră în această doză de materie.
Fiecare cantitate fizică are o unitate de măsură. Pentru cantitatea de materie, unitatea de măsură este un mol.
O mole este cantitatea unei substanțe care conține 6 - 23 23 elemente structurale (atomi, molecule, grupuri de atomi). 1 Numărul 6-Ju23 este numit Avogadro constant. Este numit în onoarea savantului italian Amedeo Avogadro, care a făcut multe pentru dezvoltarea teoriei moleculare atomice. Dimensiunea acestei constante este de 1 / mol. Înseamnă numărul de unități (particule) numărate într-un mol de materie. Avogadro constant este notat de NA și este mai exact egal cu
În viitor, vom folosi valoarea rotunjită a constantei Avogadro 6 * 10 23 1 / mol.
Constant Avogadro este un număr foarte mare. Este greu de citit și este chiar mai greu de imaginat. Prin urmare, hai să facem comparații.
1 "Mole" nu este supusă reducerii ca numele altor unități (km - km, gram - git, etc ...). În combinație cu numeralul „mol“ ar trebui să fie scris, fără a schimba închidere: .. 1 mol și 2 mol, 0,5 mol, etc. In vorbire cuvântul „mole“ ar trebui să inducă: doi moli, trei moli etc ...
Se știe că rezerva de apă din Oceanul Mondial este de 1,37 * 10 21 litri. Dacă am încerca să măsuram toată apa din Oceanul Olimpic cu ochelari, am avea aproximativ 6,8 * 10 21 de pahare. Acest număr este foarte mare. dar este doar o sută din numărul lui Avogadro. Adică, s-ar fi acumulat 23 de pahare de apă pe o sută de planete ca Pământul.
Calculele arată că aproximativ 6 * 10 23 molecule sunt plasate într-o lingură de apă. Adică o lingură de o sută de uncii conține aproximativ 1 mol de apă. Dacă vărsați 3 linguri de apă într-un pahar, atunci această porțiune va fi de 3 moale. Acesta conține aproximativ 18 * 10 23 molecule, adică de trei ori mai mult decât într-o porție de apă cantitatea de substanță 1 mol.
1. Câtă substanță este conținută într-o porțiune de apă. conținând 6 * 10 24 molecule?
Calculele dvs. au arătat că această porțiune conține 10 moli de apă. Acest rezultat ați calculat prin împărțirea numărului de particule din materialul porilor TION (N) cu privire la numărul de particule per 1 mol de substanță, adică la constantă ing Avogadro (NA).
unde n este cantitatea de substanță, N este numărul de particule dintr-o doză dată de substanță.
Problema 1. În 1 cm 3 de zinc există 6,5 * 10 22 de atomi. Care este cantitatea de zinc 2 din acest volum?
2 În viitor, vom înlocui cuvântul "substanță" în expresia "cantitatea de substanță" cu denumirea substanței, de exemplu: "cantitatea de zinc".
Pentru a rezolva problema, vom folosi formula de mai sus.
Am calculat că în 1 cm3 de zinc conține aproximativ 0,11 moli din această substanță.
2. Corpul unui adolescent care cântărește 55 kg conține aproximativ 5 * 10 26 atomi de carbon. Cât de mult carbon este conținut în corpul unui adolescent?
Din formula dedusă de noi rezultă. că, conform unei cantități cunoscute de materie, se poate găsi numărul de particule într-o porțiune dată a substanței.
Problema 2. Este cunoscut faptul că într-o piesă standard de zahăr rafinat conținea 0,015 mol de zaharoză (zahăr asemenea denumire chimică). Câte molecule de zaharoză sunt conținute într-o bucată de zahăr rafinat?
Pentru a determina numărul de molecule, transformăm formula de mai sus.
Calculul arată că într-o singură bucată de zahăr rafinat conțin 9-10 21 de molecule.
3. 1 m 3 de aer conține 8,73 moli de oxigen și 32,54 moli de azot. Câte molecule ale ambelor gaze conțin 1 m 3 de aer? De câte ori moleculele de azot din aer au mai multe molecule de oxigen?
Pentru a determina cantitatea de substanță moleculară, se ia în considerare numărul de molecule, iar substanța non-moleculară este numărul de atomi sau grupuri de atomi. De exemplu. în 1 mol de oxigen, sunt conținute 6 * 10 23 molecule de O2. în 1 mol de fier - 6 * 10 23 atomi de Fe, în 1 mol de oxid de siliciu - 6 * 10 23 grupe de atomi corespunzând formulei SiO2 (Fig.47).
Întrebări și sarcini
1. Care este cantitatea fizică "cantitate de substanță"?
2. Câți atomi conțin 2 moli de fier? 0,3 moli de cupru?
3. Într-un pahar de zahăr conține aproximativ 3 * 10 23 molecule de zaharoză. Câtă substanță este conținută într-un pahar de zahăr?
4. În 5 litri de azot, măsurată în condiții obișnuite (20 ° C și o presiune de 101,3 kPa), conține 0,208 moli din această substanță. Calculați. câte molecule de azot sunt conținute în 5 litri din acest gaz. Ce volum va lua 1 mol de azot în condițiile specificate?
5. S-au turnat trei linguri de sare de masă (clorură de sodiu NaCI) în agitatorul de sare. În fiecare lingură există aproximativ 3,1 * 10 23 grupe de atomi care corespund formulei. Cât de mult din substanța non-moleculară a clorurii de sodiu este conținută în agitatorul de sare?
6. Cu o respirație calmă, aproximativ 300 ml de aer intră în plămâni pentru o respirație, conținând 0,0026 moli de oxigen. Din această cantitate de oxigen, 22% sunt absorbite de plămâni, restul este expirat. Câte molecule de oxigen absorb într-o singură respirație un adolescent ușor? Câte molecule de oxigen expiră?
Experimentul de acasă
Măsurați câte linguri de apă sunt într-o sticlă fatetă. Cât de multă apă este în pahar? Câte molecule sunt în apă?
§ 9. Greutatea moleculară relativă. Masa moleculară
Moleculele de diferite substanțe au o compoziție diferită. Pentru că ele constau din atomi diferiți. atunci masele de molecule de diferite substanțe sunt de asemenea diferite. Să comparăm moleculele de apă și sulf-hidrogen (figura 49). La prima vedere, aceste molecule sunt aceleași: au aceeași structură, constau din doi atomi de hidrogen. Dar molecula de hidrogen sulfurat conține un atom de sulf, iar molecula de apă este un atom de oxigen.
1. Cum credeți care moleculă are cea mai mare masă?
Având în vedere masele atomice de oxigen și sulf, putem spune cu încredere că masa moleculei de sulfhidrat este mai mare decât masa moleculei de apă.
2. Cum poți dovedi această presupunere matematic?
Cunoscând masele atomice relative ale hidrogenului. oxigen și sulf, puteți calcula masele moleculare ale acestor substanțe. Pentru a face acest lucru, rezumăm masele atomice ale elementelor.
Ca rezultat, am obținut o masă a moleculei de apă în unități de masă atomică sau masa moleculară relativă.
3. Din modelul moleculei de hidrogen sulfurat, alcătuiți forma sa chimică lu și determinați masa moleculară relativă.
Masa moleculei de apă în grame este rotund egală cu 3 * 10-23 g. Aceasta este o masă foarte mică care nu poate fi cântărită la o scară convențională, nu o puteți simți. Dar poți măsura masa unei molecule. dar stabilește. De exemplu, putem afla ce molecule de masă au într-un mol de materie.
M (H20) = 6 x 10 23 1 / mol • 3 x 10 -23 g = 18 g / mol
Masa totală a tuturor particulelor conținute în 1 mol de material este masa molară.
Dimensiunea lui r / mol este notată cu litera M. Dimensiunea înseamnă masa unei substanțe de 1 mol: 1 mol H2O are o masă de 18 g.
Ați observat că masele moleculare și molar relative coincid numeric? Acest lucru face posibilă găsirea masei moleculare prin masa moleculară, fără a efectua de fiecare dată calcule greoaie. Astfel, masa molară a unei substanțe simple de aluminiu este numeric egală cu masa atomică (27), adică M (Al) = 27 g / mol.
4. Determinați masele moleculare și moleculare ale dioxidului de carbon. Formula chimică a dioxidului de carbon se face conform modelului. prezentat în Fig. 23.
Este posibil să se determine greutatea moleculară relativă a unei substanțe non-moleculare? "Nu", veți răspunde și veți avea dreptate. La urma urmei, nu există molecule în substanțele non-moleculare. Substanța non-moleculară este caracterizată numai de masa molară. Ea este egală cu suma maselor tuturor atomilor, care constituie 6 * 10 23 fragmente structurale. corespunzătoare formulei substanței. De exemplu, masa molară a oxidului de siliciu Si02 este egală cu suma maselor de fragmente structurale de 6 * 10 23 constând dintr-un atom de siliciu și doi atomi de oxigen (figura 47).
Din ceea ce sa spus, se poate observa că un mol de oxid de siliciu conține 6 * 10 23 atomi de siliciu și de două ori mai mulți atomi de oxigen ca 12 * 10 23:
în 1 mol de SiO2 există 6 * 10 23 atomi de Si, adică 1 mol de atomi de Si,
12 * 10 23 atomi O, care este 2 moli de atomi O.
Indicii din formula chimică a unei substanțe complexe indică, de asemenea, cantitatea fiecărui element în 1 mol de substanță.
Masa totală a 6 * 23 octombrie atomi de siliciu este masa molară a unui element de siliciu, iar masa totală de 6 * 23 oxigen Octombrie - element de oxigen greutate moleculară. Astfel, masa molară a oxidului de siliciu poate fi calculată prin adăugarea masei moleculare a elementelor.
M (SiO2) = 28 g / mol + 16 g / mol + 16 g / mol = 28 g / mol + 2-16 g / mol = 60 g / mol
5. Conform Fig. 47 determină care elemente structurale constituie 1 mol de clorură de aluminiu. Scrieți o formulă și calculați masa molară a acestei substanțe.
Masa molară face posibilă calcularea masei oricărei cantități de materie.
Sarcina 1. Apa conținută într-o pahar. Are o masă de 250 g. Care este cantitatea de apă din sticlă?
Știm că masa molară a apei este egală cu 18 g / mol. Cantitatea substanței poate fi calculată prin împărțirea masei de apă în paharul cu masa moleculară.
Din calculul de mai sus, concluzionăm că cantitatea de materie n, masa lui m și masa molară M sunt legate de raportul
Sarcina 2. Pentru a prepara soluția, sunt necesare 5 moli de zaharoză. Cât cantitate de zaharoză trebuie cântărită?
Pentru a rezolva problema, este necesar să se găsească greutatea moleculară a sucrozei în conformitate cu formula chimică C12H22O11. și apoi determină masa molară.
Mg (C12H22O11) = 12 * 12 + 22 * 1 + 11 * 16 = 342
M (C12H22O11) = 342 g / mol
Evident, masa de cinci moli de zaharoză va fi de 5 ori mai mare decât masa molară.
Întrebări și sarcini
1. Ce cantități se caracterizează prin substanțe?
2. Calculați masa moleculară și molară a clorului C12. sulf S8. metan CH4; masele moleculare de oxid de cupru CuO. carbonat de calciu CaC03. De ce nu putem determina greutatea moleculară a oxidului de cupru și a carbonatului de calciu?
3. Câți atomi sunt conținute în 1 cm3 de fier, zinc, argint? Densitățile acestor metale sunt, respectiv, 7,87 g / cm3; 7,13 g / cm3; 10,5 g / cm3.
4. Cea mai mare cristal diamant (substanța simplă a elementului chimic al carbonului C), găsită în Yakutia, mărimea unui pumn al unui adult, cântărește 300 g. Câtă substanță este conținută în acest cristal? Câți atomi de carbon sunt acolo?
5. Se cântăresc 3,1 g fosfor și 3,6 g magneziu. Sunt cantitățile de substanțe egale?
6. Ce masă de magneziu trebuie cântărită pe cântare, astfel încât cantitatea sa să fie de 0,35 mol?
8. Persoana medie absoarbe 720 litri de oxigen prin plămâni pe zi. Câte molecule de oxigen absorg plamanii pe zi? Densitatea de oxigen la 20 ° C și presiunea normală este de 1,33 g / l.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: