Что такое моль в химии?
Моль — это единица счёта, которой химики пользуются для атомов и молекул, подобно тому как дюжина означает 12. Один моль содержит 6,022 × 10²³ частиц — это число называется числом Авогадро. Масса одного моля вещества в граммах, его молярная масса, берётся прямо из атомных масс периодической таблицы, поэтому она позволяет переходить от граммов к числу частиц и обратно.
Единица счёта, как дюжина
Люди используют особые слова для счёта группами: пара — это 2, дюжина — 12, а пачка бумаги — 500 листов. Химикам тоже нужно слово для группы, потому что атомы слишком малы и многочисленны, чтобы считать их по одному. Их единица — моль, обозначаемая mol.
Один моль чего угодно содержит 6,022 × 10²³ частиц, то есть 602 200 000 000 000 000 000 000. Частицами могут быть атомы, молекулы или ионы, поэтому полезно уточнять, какие именно: один моль воды означает 6,022 × 10²³ молекул воды.
Чтобы почувствовать, насколько это огромно, представьте, что вы считаете по одной частице в секунду без остановки. Чтобы досчитать до одного моля, потребовалось бы около 19 квадриллионов лет, что более чем в миллион раз превышает возраст Вселенной.
Число Авогадро
Число 6,022 × 10²³ называется числом Авогадро, или постоянной Авогадро, в честь итальянского учёного Амедео Авогадро. Изначально оно было выбрано так, чтобы один моль атомов углерода-12 имел массу 12 граммов. С 2019 года его значение зафиксировано точно как 6,02214076 × 10²³, но 6,022 × 10²³ достаточно точно почти для любых задач.
Молярная масса: от периодической таблицы к граммам
Молярная масса элемента — это масса одного моля его атомов, измеряемая в граммах на моль (g/mol). Она численно равна атомной массе из периодической таблицы. Атомная масса углерода 12,011, поэтому один моль атомов углерода имеет массу 12,011 г. У кислорода она 15,999, поэтому один моль атомов кислорода имеет массу 15,999 г.
Для соединения сложите молярные массы всех атомов в его формуле. В воде H₂O 2 атома водорода и 1 атом кислорода: 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 g/mol. Углекислый газ CO₂: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol. Поваренная соль NaCl: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol.
Перевод граммов в моли
Чтобы перевести массу в граммах в моли, разделите на молярную массу: моли = масса ÷ молярная масса. Граммы сокращаются и остаются моли, что хорошо помогает проверить, правильно ли вы разделили.
Разбор примера: сколько молей в 250 г воды, примерно в одном стакане? Молярная масса воды 18,015 g/mol, поэтому 250 ÷ 18,015 = 13,88 mol с округлением до двух знаков после запятой.
Чтобы найти число молекул, умножьте число молей на число Авогадро: 13,88 × 6,022 × 10²³ ≈ 8,36 × 10²⁴ молекул воды в одном стакане.
Перевод молей в граммы
Чтобы пойти в обратную сторону, умножьте число молей на молярную массу: масса = моли × молярная масса.
Разбор примера: какова масса 2,5 mol поваренной соли? 2,5 mol × 58,44 g/mol = 146,1 г. Ещё один: какова масса 0,5 mol углекислого газа? 0,5 mol × 44,009 g/mol = 22,00 г, и это количество содержит 0,5 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³ молекул.
Представляйте моль как мост. Разделите граммы на молярную массу, чтобы получить моли, затем умножьте моли на 6,022 × 10²³, чтобы получить частицы. Чтобы вернуться от частиц к граммам, выполните обратные действия в обратном порядке.
Главное
- Моль — это единица счёта, равная 6,022 × 10²³ частиц; это число называется числом Авогадро.
- Молярная масса элемента в g/mol равна его атомной массе из периодической таблицы, например 12,011 g/mol для углерода.
- Сложите атомные массы, чтобы получить молярную массу соединения: H₂O — 18,015 g/mol, а CO₂ — 44,009 g/mol.
- Разделите граммы на молярную массу, чтобы получить моли, и умножьте моли на молярную массу, чтобы получить граммы.
- Умножьте моли на 6,022 × 10²³, чтобы найти число атомов или молекул.
Проверьте себя
Три быстрых вопроса по этому уроку.
1. Сколько частиц в одном моле вещества?
Показать ответ
6,022 × 10²³ — Один моль всегда содержит число Авогадро частиц — 6,022 × 10²³.2. Какова молярная масса углекислого газа CO₂?
Показать ответ
44,009 g/mol — Сложите один атом углерода и два атома кислорода: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol.3. Сколько молей в 116,88 г поваренной соли (NaCl, 58,44 g/mol)?