Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Относительная молярная и молекулярная массы вещества. Молярный объем вещества

Урок 9. Молярная масса и молярный объем

В уроке 9 «Молярная масса и молярный объем» из курса «Химия для чайников» выясним, что подразумевается под молярной массой и молярным объемом; приведем формулы для их вычисления. Напоминаю, что в прошлом уроке «Химическое количество вещества и моль» мы выяснили, что такое химическое количество вещества; рассмотрели моль в качестве единицы количества вещества, а также познакомились с постоянной Авогадро.

Молярная масса

Вы знаете, что одинаковое химическое количество любых веществ содержит одно и то же число структурных единиц. Но у каждого вещества его структурная единица имеет собственную массу. Поэтому и массы одинаковых химических количеств различных веществ тоже будут различны.

Молярная масса — это масса порции вещества химическим количеством 1 моль.

Молярная масса вещества Х обозначается символом M(Х) . Она равна отношению массы данной порции вещества m(Х) (в г или кг) к его химическому количеству n(Х) (в моль):

В Международной системе единиц молярная масса выражается в кг/моль. В химии чаще используется дольная единица — г/моль.

Определим молярную массу углерода. Масса углерода химическим количеством 1 моль равна 0,012 кг, или 12 г. Отсюда:

Молярная масса любого вещества, если она выражена в г/моль, численно равна его относительной молекулярной (формульной) массе.

На рисунке 47 показаны образцы веществ (H2O, CaCO3, Zn), химическое количество которых одно и то же — 1 моль. Как видите, массы разных веществ химическим количеством 1 моль различны.

Молярная масса является важной характеристикой каждого отдельного вещества. Она отражает зависимость между массой и химическим количеством вещества. Зная одну из этих величин, можно определить вторую — массу по химическому количеству:

и, наоборот, химическое количество по массе:

а также число структурных единиц:

Взаимосвязь между этими тремя характеристиками вещества в любом его агрегатном состоянии можно выразить простой схемой:

Молярный объем

В отличие от твердых и жидких веществ все газообразные вещества химическим количеством 1 моль занимают одинаковый объем (при одинаковых условиях). Эта величина называется молярным объемом и обозначается Vm .

Подобно молярной массе, молярный объем газа равен отношению объема данного газообразного вещества V(Х) к его химическому количеству n(Х) :

Так как объем газа зависит от температуры и давления, то при проведении различных расчетов берутся обычно объемы газов при нормальных условиях (сокращенно — н. у.). За нормальные условия принимаются температура 0 °С и давление 101,325 кПа.

Установлено, что при нормальных условиях отношение объема любой порции газа к химическому количеству газа есть величина постоянная и равная 22,4 дм 3 /моль. Другими словами, молярный объем любого газа при нормальных условиях:

Молярный объем — это объем, равный 22,4 дм 3 , который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях.

Пример 1. Вычислите химическое количество SiO2, масса которого равна 240 г.

Пример 2. Определите массу серной кислоты H2SO4, химическое количество которой 2,5 моль.

Пример 3. Сколько молекул CO2 и сколько атомов кислорода содержится в углекислом газе массой 110 г?

Пример 4. Какой объем занимает кислород химическим количеством 5 моль при нормальных условиях?

Краткие выводы урока:

  1. Масса вещества химическим количеством 1 моль называется его молярной массой. Она равна отношению массы данной порции вещества к его химическому количеству.
  2. Объем газообразных веществ химическим количеством 1 моль при нормальных условиях одинаков и равен 22,4 дм 3 .
  3. Величина, равная 22,4 дм 3 /моль, называется молярным объемом газов.

Надеюсь урок 9 «Молярная масса и молярный объем» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Данный урок был заключительным в главе «Основные химические понятия».

Молярная масса

Что такое молярная масса?

Основоположником теории атомных масс был ученый Дальтон, который составил таблицу атомных масс и принял массу атома водорода за единицу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества. Моль, в свою очередь, – количество вещества, в котором содержится определенное количество мельчайших частиц, которые участвуют в химических процессах. Количество молекул, содержащихся в одном моле, называют числом Авогадро. Эта величина является постоянной и не изменяется.

Рис. 1. Формула числа Авогадро.

Таким образом, молярная масса вещества – это масса одного моля, в котором находится 6,02*10^23 элементарных частиц.

Число Авогадро получило свое название в честь итальянского ученого Амедео Авагадро, который доказал, что число молекул в одинаковых объемах газов всегда одинаково

Молярная масса в Международной системе СИ измеряется в кг/моль, хотя обычно эту величину выражают в грамм/моль. Эта величина обозначается английской буквой M, а формула молярной массы выглядит следующим образом:

где m – масса вещества, а v – количество вещества.

Рис. 2. Расчет молярной массы.

Как найти молярную массу вещества?

Вычислить молярную массу того или иного вещества поможет таблица Д. И. Менделеева. Возьмем любое вещество, например, серную кислоту.Ее формула выглядит следующим образом: H2 SO4. Теперь обратимся к таблице и посмотрим, какова атомная масса каждого из входящих в состав кислоты элементов. Серная кислота состоит из трех элементов – водород, сера, кислород. Атомная масса этих элементов соответственно – 1, 32, 16.

Читать еще:  SamsPcbGuide, часть 10: Технологии — пайка бессвинцовых компонентов

Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе, если структурными единицами вещества являются молекулы. Молярная масса вещества также может быть равна относительной атомной массе, если структурными единицами вещества являются атомы.

Вплоть до 1961 года за атомную единицу массы принимали атом кислорода, но не целый атом а его 1/16 часть. При этом химическая и физическая единицы массы не были одинаковыми. Химическая была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной е.а.м. выбрана 1/12 часть массы атома углерода.

Рис. 3. Формула единицы атомной массы углерода.

Молярная масса любого газа или пара измеряется очень легко. Достаточно использовать контроль. Один и тот же объем газообразного вещества равен по количеству вещества другому при одинаковой температуре. Известным способом измерения объема пара является определение количество вытесненного воздуха. Такой процесс осуществляется с использованием бокового отвода, ведущего к измерительному устройству.

Понятие молярной массы является очень важным для химии. Ее расчет необходим для создания полимерных комплексов и множества других реакций. В фармацевтике с помощью молярной массы определяют концентрацию данного вещества в субстанции. Также молярная масса важна при провидении биохимических исследований (обменный процесс в элементе).

В наше время благодаря развитию науки известны молекулярные массы практически всех составляющих крови, в том числе и гемоглобина.

Что мы узнали?

В 8 классе по химии важной темой является «молярная масса вещества». Молярная масса – важное физическое и химическое понятие. Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества. измеряется она в кг/моль или грамм/моль.

Размеры и массы молекул.

Атомная единица массы (а.е.м.) – 1,6 . 10 -27 кг — единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12.

, где m — масса молекулы (атома);

m — масса атома углерода (изотоп 12 С)

– относительная атомная масса определяется по таблице Менделеева!

Относительная молекулярная масса сложного вещества определяется как сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав данного вещества.

ν — количество вещества; [ν]=моль;

1 моль углерода имеет массу 0,012 кг

NA=6,02 . 10 24 моль -1 число (постоянная) Авогадро – количество структурных элементов (атомов, молекул) в 1 моле вещества (в 12 г углерода 12 С).

, где М — молярная масса (масса 1 моля);

.

— концентрация — количество частиц в единице объема вещества. [n]=м -3

— плотность — масса единицы объема вещества.

Единицы плотности в СИ:

NA=6,02 . 10 24 моль -1

2. Оценим размеры молекулы, считая, что молекулы шарики.

, следовательно, используя понятия плотности и молярной массы получим:

Например, для воды R=10 -10 м.

2. Другой способ оценки размеров молекул. Известно, что некоторые несмешивающиеся с водой жидкости (масло, нефть, олеиновая кислота и др.), растекаясь по поверхности воды, могут образовывать очень тонкие пленки (толщиной до одного молекулярного ряда). Можно провести опыт, в котором, зная объем жидкости и измерив площадь, которую она заняла на поверхности воды, можно оценить размер молекулы. Например:

Олеиновая кислота — одноосновная насыщенная карбоновая кислота

Относительная молярная и молекулярная массы вещества. Молярный объем вещества

Элемент – разновидность атомов, имеющих одинаковый заряд (одинаковое число протонов).

Атом – наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома.

Атомы элементов и молекулы веществ характеризуются определенной физической (абсолютной) массой. Например, масса атома фосфора P равна 5,15.10 23 г, масса молекулы воды составляет 2,99.10 23 г. Абсолютные массы атомов элементов и молекул веществ чрезвычайно малы, и пользоваться такими значениями неудобно. Поэтому введено понятие об относительной массе атомов и относительной массе молекул.

Относительной атомной массой Ar химического элемента называется величина, равная отношению средней массы атома естественного изотопического состава элемента к 1/12 массы атома углерода .

Атомы и молекулы – частицы чрезвычайно малые, поэтому порции веществ, которые берутся для химической реакции, характеризуются другими физическими величинами, отвечающими большему числу частиц, например, моль.

Молекула – нейтральная по заряду совокупность атомов, связанных вследствие химического взаимодействия в определенном порядке (т.е. обладающая определенной структурой), не имеющая, как правило, неспаренных электронов и способная к самостоятельному существованию. Молекула – это наименьшая частица данного вещества.

Относительной молекулярной массой Мr вещества называется величина, равная отношению средней массы молекулы естественного изотопического состава вещества к 1/12 массы атома углерода . Относительная молекулярная масса численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, образующих данную молекулу.

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов или других), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода . 1 моль любого вещества содержит 6,02·10 23 молекул (постоянная Авогадро).

Читать еще:  Улучшаем свойства стали нитроцементацией

Молярная масса – величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества:

Молярная масса численно равна относительной молекулярной (Mr) или относительной атомной (Ar) массе вещества. Например, 1 моль серной кислоты содержит 6,02·10 23 молекул H2SO 4 и имеет массу 98 граммов; 1 моль хлороводородной кислоты так же содержит 6,02·10 23 молекул HCl, а его масса составляет 36,5 граммов.

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества:

Плотность газа – это отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятого при тех же условиях):

Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества m(x) в системе к массе всей системы:

Массовая доля – величина безразмерная, ее выражают в долях от единицы или в процентах.

Химия. 8 класс

Количество вещества. Молярная масса. Молярный объем газа. Закон Авогадро
Из курса физики мы знаем о таких физических величинах, как масса, объём и плотность. При помощи этих величин легко характеризовать вещества. Например, мы идём в магазин и покупаем 1 кг сахара или литровую бутылку минеральной воды. Но оказывается, что этих величин недостаточно, если необходимо рассмотреть вещество с точки зрения числа частиц. Сколько молекул сахара содержится в 1 кг сахара? А сколько молекул воды в литровой бутылке? А в одной капле? Ответ на этот вопрос можно получить, если знать ещё об одной физической величине, которая называется количество вещества. Точное число молекул посчитать сложно, но если считать не штуками, а порциями, то задача упрощается. Например, мы никогда не покупаем в магазине спички поштучно, но купив одну порцию спичек – коробок, знаем, что там 100 штук. И салфетки мы тоже поштучно не покупаем, но купив пачку салфеток, то есть порцию, мы точно будем знать, сколько штук салфеток мы купили.
Количество вещества – это порция вещества с определённым числом структурных частиц. Количество вещества принято обозначать греческой буквой ν [ню]. В системе СИ единица измерения количества вещества называется моль. Один моль вещества содержит столько же структурных частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода, а именно 6*1023 частиц. Это количество является постоянной величиной и называется «постоянная Авогадро». Количество вещества можно определить как отношение числа структурных частиц к числу частиц в одном моле вещества.
Например, количество вещества, которое соответствует 3*1023 атомов железа можно легко рассчитать по этой формуле.
Преобразовав исходную формулу легко определить число структурных частиц по известному количеству вещества: N = v * NA
Своё имя эта постоянная получила в честь Амедео Авогадро, который в 1811 году сделал предположение, которое затем подтвердилось экспериментально и теперь носит имя Закона Авогадро. Закон Авогадро: «в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое количество молекул».
Из закона Авогадро следует, что при одинаковых условиях массы газов, содержащие одинаковое число структурных частиц, будут занимать одинаковый объём. При давлении 1 атмосфера и температуре 0 градусов Цельсия 1 моль любого газа занимает объём равный 22, 4 л. Этот объём называется молярный объём. А условия – нормальные условия. Молярный объём обозначается Vm, показывает объём газа количеством 1 моль. При нормальных условиях является постоянной величиной.
При нормальных условиях количество вещества это отношение объёма к молярному объему.
По этой формуле можно определить объём вещества, если известно его количество: V = ν * Vm
Массу вещества количеством 1 моль называют молярной массой, обозначают буквой M. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе. Единица измерения молярной массы г/моль.
Зная массу вещества, легко определить количество вещества.

Найдём количество вещества 5,6 г железа.
Чтобы найти массу вещества по известному количеству преобразуем формулу: m = ν * M
Справочный материал
• Количество вещества ν [ню] – это физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц (любые частицы, из которых состоит вещество – атомы, молекулы, ионы и т.д), содержащихся в веществе. Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) – моль.
• Моль – это единица измерения количества вещества. Один моль вещества содержит столько же структурных частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода.
• Молярная масса (M) – масса вещества количеством один моль. Единица измерения г/моль.
• Нормальные условия (н.у.) – физические условия, определяемые давлением 101325 Па (нормальная атмосфера) и температурой 273,15 К (0 °С).
• Молярный объём (Vm) – объём вещества количеством один моль. Единица измерения л/моль; при н.у. Vm = 22,4 л/моль
• Закон Авогадро – в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое количество молекул.
• Постоянная Авогадро (NA) показывает число структурных частиц в веществе количеством один моль.

  • 1
  • 2

НАШИ ПАРТНЁРЫ

© Государственная образовательная платформа «Российская электронная школа»

Относительная молярная и молекулярная массы вещества. Молярный объем вещества

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

  • Главная
  • 8-Класс
  • Химия
  • Видеоурок «Количество вещества. Моль. Молярная масса»

  • § 1 Количество вещества
  • § 2 Моль
  • § 3 Молярная масса
Читать еще:  Технические характеристики углеродистой стали С245

В химической практике, имея дело с веществами, а не с отдельными атомами или молекулами, химики редко используют массы, измеряемые в атомных единицах. Масса порции реагирующих веществ или продуктов реакции чаще измеряется в граммах или в более крупных единицах.

Чтобы перейти от молекул к порциям веществ, воспользуемся единицей измерения, которая называется моль.

Химик и физик из Франции Жозеф Луи Гей-Люссак в 1808 году изучал интересную химическую реакцию, в которой в результате взаимодействия двух газов – хлороводорода и аммиака – получалось кристаллическое вещество – хлорид аммония.

Оказалось, что для реакции требуются одинаковые объемы хлороводорода и аммиака. Если одного из этих газов вначале будет больше, то по окончании реакции этот избыток оставался неиспользованным.

Гей-Люссак привел свои наблюдения в статье, но никаких выводов из них не сделал. Важные заключения через три года привел итальянский химик Амедео Авогадро. В 1811 году, в результате экспериментов и расчетов, Авогадро пришел к мысли, что равные объемы газов, находящихся при одинаковых условиях, содержат одно и то же число молекул.

Гипотеза Авогадро долго считалась спорной, поскольку не подтверждалась расчетами, основанными на ошибочном мнении о немолекулярном строении простых газообразных веществ. Однако в 1865 году австрийский физик и химик Иоганн Лошмидт предпринял попытку рассчитать число молекул газа в заданном объеме.

Когда гипотеза Авогадро была признана, ученые получили возможность правильно определять состав молекул химических соединений, рассчитывать атомные и молекулярные массы. Эти знания позволяли легко рассчитывать массовые соотношения веществ в химических реакциях. Пользоваться этими соотношения очень удобно: измеряя массу веществ в граммах, ученые как бы оперировали молекулами.

Количество вещества, численно равное относительной молекулярной массе, но выраженное в граммах, назвали грамм-молекулой или молем.

Слово «моль» придумал в начале XX века немецкий физико-химик, лауреат Нобелевской премии Вильгельм Оствальд. Слово происходит от слова «молекула».

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода.

Согласно Международной системе единиц СИ моль является единицей измерения особой физической величины – количества вещества. Под количеством вещества (обозначается греческой буквой ν) понимают число структурных единиц этого вещества (атомов, молекул и др.).

Самое важное заключается в том, что 1 моль любого вещества содержит одно и то же число молекул. Это число называется постоянной или числом Авогадро. Она обозначается символом NA. Постоянная Авогадро рассчитана давно и представляет собой очень большое число.

Если массу 1 моля углерода 12 г/моль разделить на массу 1 атома углерода 1,99ž10-23 г, то получится число, равное 6,02·1023. Поскольку это число обозначает количество частиц в 1 моле, единицы его пишут как 1/моль, моль-1 или обратный моль.

Чтобы как-то представить это число, скажем лишь, что оно больше, чем число стаканов воды, которое содержится в Мировом океане, а 6,02·1023 зёрен пшеницы имели бы массу порядка 2·1016 тонн.

Для сбора такого урожая потребовалось бы более 2 миллионов лет. Из примеров ясно: применение числа Авогадро для отсчета макротел бессмысленно. Главное его назначение – определение количества частиц (атомов и молекул) микромира и связь единиц микро и макромира.

Зная количество вещества, можно судить о числе частиц в определенной его порции и брать вещества для реакций в необходимых количествах. Таким образом, химики могут определять число атомов и молекул путём взвешивания порций веществ. Приведём примеры таких расчётов. Чтобы вычислить количество вещества, зная число частиц, используем формулу 2 где ν – количество вещества в молях, N – число частиц вещества, NА – постоянная Авогадро.

Задача.Какое количество вещества содержит 1,505·1023 молекул воды?

В химии редко используется такая величина как число частиц. Гораздо легче использовать величины, которые легко измерить. Такой величиной является масса вещества. Как же связаны между собой масса и количество вещества? Зная число молекул вещества в одном моле и массу одной молекулы, можно подсчитать массу одного моля вещества. Например, известно, что масса молекулы воды равна

2,992·10-23г. Умножив ее на постоянную Авогадро, 6,02·1023 обратных молей, мы получим

18 г/моль – массу одного моля воды или молярную массу воды.

Молярной массой называется масса вещества, взятого в количестве 1 моль. Измеряется она в г/моль и обозначается латинской буквой М. Чтобы найти молярную массу вещества, нет необходимости проделывать столь сложные расчеты. Достаточно помнить, что молярная масса численно равна относительной молекулярной массе и имеет размерность г/моль.

Например, относительная молекулярная масса серной кислоты Н2SО4 равна 2·1+32+4·16=98, следовательно, молярная масса серной кислоты Н2SО4 равна 98 г/моль.

Молярную массу используют для перевода количества вещества в массу и наоборот. Для расчетов используют формулу: количество вещества ν равно отношению массы вещества m к молярной массе этого вещества М.

Решим задачу. Вычислить количество вещества азотной кислоты массой 75,6 г.

Если требуется найти массу, зная количество вещества, формулу преобразуют: масса вещества m равна произведению количества вещества ν на молярную массу этого вещества М.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector