Меню

Единицы измерения количества вещества 1 моль ммоль кмоль 2 г моль грамм литр



Урок 5. Моль и молярная масса

В уроке 5 «Моль и молярная масса» из курса «Химия для чайников» рассмотрим моль как единицу измерения количества вещества; дадим определение числу Авогадро, а также научимся определять молярную массу и решать задачи на количество вещества. Базой для данного урока послужат основы химии, изложенные в прошлых уроках, так что если вы изучаете химию с нуля, то рекомендую их просмотреть хотя бы мельком.

Единица измерения количества вещества

До этого урока мы обсуждали лишь индивидуальные молекулы и атомы, а их массы мы выражали в атомных единицах массы. В реальной жизни с индивидуальными молекулами работать невозможно, потому что они ничтожно малы. Для этого химики взвешивают вещества ни в а.е.м., а в граммах.

Чтобы перейти от молекулярной шкалы измерения масс в лабораторную шкалу, используют единицу измерения количества вещества под названием моль. 1 моль содержит 6,022·10 23 частиц (атомов или молекул) и является безразмерной величиной. Число 6,022·10 23 носит название Число Авогадро, которое определяется как число частиц, содержащихся в 12 г атомов углерода 12 C. Важно понимать, что 1 моль любого вещества содержит всегда одно и то же число частиц (6,022·10 23 ).

Как уже было сказано, термин «моль» применяется не только к молекулам, но также и к атомам. Например, если вы говорите о моле гелия (He), то это означает, что вы имеет количество равное 6,022·10 23 атомов . Точно так же, 1 моль воды (H2O) подразумевает количество равное 6,022·10 23 молекул . Однако чаще всего моль применяют именно к молекулам.

Молярная масса вещества

Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:

  • Молярная масса формула M=m/n
  • Количество вещества формула n=m/M
  • Число молекул формула N =NA·n

где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, NA — число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.

На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.

Задачи на количество вещества

Пример 1. Сколько граммов Н2, Н2O, СН3ОН, октана (С8Н18) и газа неона (Ne) содержится в 1 моле?

Решение: Молекулярные массы (в атомных единицах массы) перечисленных веществ приведены в таблице Менделеева. 1 моль каждого из названных веществ имеет следующую массу:

Поскольку массы, указанные в решении примера 1, дают правильные относительные массы взвешиваемых молекул, указанная масса каждого из перечисленных веществ содержит одинаковое число молекул. Этим и удобно использование понятия моля. Нет даже необходимости знать, чему равно численное значение моля, хотя мы уже знаем, что оно составляет 6,022·10 23 ; эта величина называется числом Авогадро и обозначается символом NA. Переход от индивидуальных молекул к молям означает увеличение шкалы измерения в 6,022·10 23 раз. Число Авогадро представляет собой также множитель перевода атомных единиц массы в граммы: 1 г = 6,022·10 23 а.е.м. Если мы понимаем под молекулярной массой массу моля вещества, то ее следует измерять в граммах на моль; если же мы действительно имеем в виду массу одной молекулы, то она численно совпадает
с молекулярной массой вещества, но выражается в атомных единицах массы на одну молекулу. Оба способа выражения молекулярной массы правильны.

Пример 2. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 8 г газообразного кислорода O2?

Решение: Выписываем из таблицы Менделеева атомную массу атома кислорода (O), которая равна 15,99 а.е.м, округляем до 16. Так как у нас молекула кислорода, состоящая из двух атомов O, то ее атомная масса равна 16×2=32 а.е.м. Хорошо, а теперь переводим ее в молярную массу: 32 а.е.м = 32 г/моль. Это означает, что 1 моль (6,022·10 23 молекул) O2 имеет массу 32 грамма. Ну и в заключении по формулам выше находим количество вещества (моль) и число молекул, содержащихся в 8 граммах O2:

  • n = m / M = 8г / 32г/моль = 0,25 моль
  • N = NA × n = 6,022·10 23 × 0,25 = 1,505·10 23 молекул

Пример 3. 1 молекула Н2 реагирует с 1 молекулой Сl2, в результате чего образуются 2 молекулы газообразного хлористого водорода НСl. Какую массу газообразного хлора необходимо использовать, чтобы он полностью прореагировал с 1 килограммом (кг) газообразного водорода?

Решение: Молекулярные массы H2 и Cl2 равны 2,0160 и 70,906 г/моль соответственно. Следовательно, в 1000 г H2 содержится

Даже не выясняя, сколько молекул содержится в одном моле вещества, мы можем быть уверены, что 496 моля Cl2 содержат такое же число молекул, как и 496,0 моля, или 1000 г, H2. Сколько же граммов Cl2 содержится в 496 молях этого вещества? Поскольку молекулярная масса Cl2 равна 70,906 г/моль, то

Пример 4. Сколько молекул H2 и Cl2 принимает участие в реакции, описанной в примере 3?

Решение: В 496 молях любого вещества должно содержаться 496 моля × 6,022·10 23 молекул/моль, что равно 2,99·10 26 молекул.

Чтобы наглядно показать, сколь велико число Авогадро, приведем такой пример: 1 моль кокосовых орехов каждый диаметром 14 сантиметров (см) мог бы заполнить такой объем, какой занимает наша планета Земля. Использование молей в химических расчетах рассматривается в следующей главе, но представление об этом пришлось ввести уже здесь, поскольку нам необходимо знать, как осуществляется переход от молекулярной шкалы измерения масс к лабораторной шкале.

Надеюсь урок 5 «Моль и молярная масса» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник

Преобразовать моль в киломоль (моль в кмоль):

С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘631 моль’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуру. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Количество вещества’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’64 моль в кмоль‘ или ’63 моль сколько кмоль‘ или ’83 моль -> киломоль‘ или ’61 моль = кмоль‘ или ’58 моль в киломоль‘ или ’98 моль сколько киломоль‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.

Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(45 * 48) моль’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии. Например, такое сочетание может выглядеть следующим образом: ‘631 моль + 1893 киломоль’ или ’55mm x 43cm x 94dm = ? cm^3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.

Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 1,138 726 113 094 4 × 10 27 . В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 27, и фактическое число, здесь 1,138 726 113 094 4. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 1,138 726 113 094 4E+27. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 1 138 726 113 094 400 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.

Сколько киломоль в 1 моль?

1 моль [моль] = 0,001 киломоль [кмоль] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования моль в киломоль.

Источник

Перевод из грамм в число моль и из числа моль в граммы

Калькулятор выполняет перевод из массы вещества, заданной в граммах, в количество вещества в молях и обратно.

Для задач по химии бывает нужно перевести массу вещества в граммах в количество вещества в молях и обратно.
Решается это через простое соотношение:
,
где — масса вещества в граммах, — количество вещества в молях, — молярная масса вещества в грамм/моль

Калькулятор ниже автоматически вычисляет молярную массу по формуле вещества и рассчитывает массу вещества в граммах или количество вещества в молях, в зависимости от выбора пользователя. Для справки также выводится молярная масса соединения и детали ее расчета

Химические элементы следует писать так, как они написаны в таблице Менделеева, т. е. учитывать большие и маленькие буквы. Например Co — кобальт, CO — моноксид углерода, угарный газ. Таким образом, Na3PO4 — правильно, na3po4, NA3PO4 — неправильно.

Перевод из грамм в число молей и из числа молей в граммы

Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента, то есть масса атомов вещества взятых в количестве равном числу Авогадро (собственно, число Авогадро — это число атомов углерода-12 в 12 граммах углерода-12). Таким образом молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой — массой атома элемента, выраженной в а. е. м. (атомная единица массы). А молярные массы сложных молекул (химических соединений) можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов.

И, собственно, самым сложным моментом в расчете является определение молярной массы химического соединения.

К счастью, на нашем сайте уже есть калькулятор Молярная масса соединений, который подсчитывает молярную массу химических соединений, основываясь на данных по атомной массе из справочника Таблица Менделеева. Он и используется, чтобы получить молярную массу по введенной формуле химического соединения в калькуляторе.

Внезапно русский язык

Теперь небольшое отступление. При написании этого текста у меня возник вопрос — как правильно писать с точки зрения русского языка: перевод молей в литры или перевод моль в литры.

Согласно викисловарю, слово моль склоняется, т.е. моль, моля, молю, моль, молем, моле в единственном числе, и моли, молей, молям, моли, молями, молях во множественном числе.

При этом согласно Методическому указанию от 1979 года Государственного комитета СССР по стандартам, «Обозначение единиц, совпадающих с наименованиями этих единиц, по падежам и числам изменять не следует, если они помещены после числовых значений, а также в заголовках граф, боковиков таблиц и выводов, в пояснениях обозначений величин к формулам. К таким обозначениям относятся: бар, бэр, вар, моль, рад. Следует писать 1 моль, 2 моль, 5 моль и т.д. Исключение составляет обозначение «св.год», которое изменяется следующим образом: 1 св.год, 2,3,4 св.года, 5 св.лет.»

Читайте также:  Прибор для измерения уровня звукового шума

Таким образом получается что «перевод молей в литры» — правильно, а «перевод моль в литры» — неправильно, но «5 моль» — правильно, «5 молей» — неправильно.

Источник

Преобразовать миллимоль в моль (ммоль в моль):

С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘255 миллимоль’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘миллимоль’ или ‘ммоль’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Количество вещества’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’93 ммоль в моль‘ или ’91 ммоль сколько моль‘ или ’52 миллимоль -> моль‘ или ’67 ммоль = моль‘ или ’21 миллимоль в моль‘ или ’12 миллимоль сколько моль‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.

Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(76 * 31) ммоль’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии. Например, такое сочетание может выглядеть следующим образом: ‘255 миллимоль + 765 моль’ или ’52mm x 67cm x 52dm = ? cm^3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.

Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 1,138 726 113 094 4 × 10 27 . В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 27, и фактическое число, здесь 1,138 726 113 094 4. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 1,138 726 113 094 4E+27. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 1 138 726 113 094 400 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.

Сколько моль в 1 миллимоль?

1 миллимоль [ммоль] = 0,001 моль [моль] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования миллимоль в моль.

Источник

Моль (единица) — Mole (unit)

крот
Система единиц Базовая единица СИ
Единица Количество вещества
Символ моль
Конверсии
1 моль в . . равно .
Базовые единицы СИ 1000 ммоль

Моль (символ: мол ) является единицей измерения для количества вещества в Международной системе единиц (СИ). Он определяется как точно 6.022 140 76 × 10 23 частицы, которые могут быть атомами , молекулами , ионами или электронами .

Определение было принято в ноябре 2018 года в качестве одного из семи основных единиц СИ , пересматривает предыдущее определение , что указанный один моль как количество вещества в 12 грамм на углероде-12 ( 12 C), с изотопом из углерода .

Номер 6.022 140 76 × 10 23 ( число Авогадро ) было выбрано таким образом, чтобы масса одного моля химического соединения в граммах численно равнялась для большинства практических целей средней массе одной молекулы соединения в дальтонах . Так, например, один моль воды содержит 6,022 140 76 × 10 23 молекул, общая масса которых составляет около 18,015 грамма, а средняя масса одной молекулы воды составляет около 18,015 дальтон.

Моль широко используется в химии как удобный способ выразить количество реагентов и продуктов химических реакций. Например, химическое уравнение 2H 2 + O 2 → 2H 2 O можно интерпретировать как означающее, что на каждые 2 моля дигидрогена (H 2 ) и 1 моль диоксида кислорода (O 2 ), которые вступают в реакцию, приходится 2 моля воды (H 2 O) форма. Моль также можно использовать для измерения количества атомов, ионов, электронов или других объектов. Концентрация раствора обычно выражается его молярности , определяется как количество растворенного вещества в моль (ы) в единице объема раствора, для которого устройство обычно используется является моль на литр (моль / л), обычно сокращенно М.

Термин грамм-молекула (г-моль) раньше использовался для «моля молекул», а грамм-атом (г-атом) — для «моля атомов». Например, 1 моль MgBr 2 — это 1 грамм-молекула MgBr 2, но 3 грамм-атома MgBr 2 .

СОДЕРЖАНИЕ

Концепции

Природа частиц

Моль — это, по сути, количество частиц. Обычно подсчитываемые частицы являются химически идентичными, индивидуально разными. Например, раствор может содержать определенное количество растворенных молекул, которые более или менее независимы друг от друга. Однако в твердом теле составляющие частицы закреплены и связаны в виде решетки, но при этом они могут быть разделены без потери своей химической идентичности. Таким образом, твердое вещество состоит из определенного числа молей таких частиц. В других случаях, таких как алмаз , где весь кристалл по существу представляет собой одну молекулу, моль по-прежнему используется для выражения количества связанных вместе атомов, а не количества нескольких молекул. Таким образом, общие химические соглашения применяются к определению составляющих частиц вещества, в других случаях могут быть указаны точные определения. Масса 1 моля вещества равна его относительной атомной или молекулярной массе в граммах.

Молярная масса

Молярная масса вещества является масса 1 моля этого вещества, в упаковке на грамм . Количество вещества — это количество молей в образце. Для большинства практических целей величина молярной массы численно совпадает со средней массой одной молекулы, выраженной в дальтонах . Например, молярная масса воды составляет 18,015 г / моль. Другие методы включают использование молярного объема или измерение электрического заряда .

Количество молей вещества в образце получается делением массы образца на молярную массу соединения. Например, 100 г воды — это примерно 5,551 моль воды.

Молярная масса вещества зависит не только от его молекулярной формулы , но и от распределения изотопов каждого химического элемента, присутствующего в нем. Например, масса одного моля кальция-40 составляет 39,96259098 ± 0,00000022 грамма , тогда как масса одного моля кальция-42 равна 41,95861801 ± 0,00000027 г , а на один моль кальция с нормальной смесью изотопов 40.078 ± 0,004 грамма .

Молярная концентрация

Молярная концентрация , которая также называется молярностью , раствор некоторого вещества число молей в расчете на единицу объема конечного раствора. В СИ его стандартной единицей является моль / м 3 , хотя используются более практичные единицы, такие как моль на литр (моль / л).

Молярная фракция

Мольная доля или мольная доля вещества в смеси (например , в виде раствора) представляет собой количество молей соединения в одном образце из смеси, разделенное на общем количестве молей всех компонентов. Например, если 20 г NaCl растворяется в 100 г воды, количество двух веществ в растворе будет (20 г) / (58,443 г / моль) = 0,34221 моль и (100 г) / (18,015 г / моль) = 5,5509 моль соответственно; а мольная доля NaCl составит 0,34221 / (0,34221 + 5,5509) = 0,05807.

В смеси газов парциальное давление каждого компонента пропорционально его молярному соотношению.

История

История мола неразрывно связана с историей молекулярной массы , атомных единиц массы и числа Авогадро .

Первая таблица стандартного атомного веса (атомной массы) была опубликована Джоном Далтоном (1766–1844) в 1805 году на основе системы, в которой относительная атомная масса водорода была определена как 1. Эти относительные атомные массы были основаны на стехиометрическом соотношении. пропорции химических реакций и соединений, факт, который в значительной степени способствовал их принятию: химику не нужно было подписываться под атомной теорией (недоказанная гипотеза в то время), чтобы использовать таблицы на практике. Это привело бы к некоторой путанице между атомными массами (продвигаемой сторонниками атомной теории) и эквивалентными весами (продвигаемыми ее противниками и которые иногда отличались от относительных атомных масс на целочисленный коэффициент), которая сохранялась на протяжении большей части девятнадцатого века.

Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848) сыграл важную роль в определении относительных атомных масс с постоянно возрастающей точностью. Он также был первым химиком, который использовал кислород в качестве стандарта, к которому относились другие массы. Кислород является полезным стандартом, поскольку, в отличие от водорода, он образует соединения с большинством других элементов, особенно с металлами . Однако он решил зафиксировать атомную массу кислорода равной 100, что не прижилось.

Шарль Фредерик Герхард (1816–56), Анри Виктор Реньо (1810–78) и Станислао Канниццаро (1826–1910) расширили работы Берцелиуса, разрешив многие проблемы неизвестной стехиометрии соединений, а использование атомных масс привлекло внимание публики. большой консенсус ко времени Конгресса в Карлсруэ (1860 г.). Соглашение вернулось к определению атомной массы водорода как 1, хотя на уровне точности измерений в то время — относительная погрешность около 1% — это было численно эквивалентно более позднему стандарту кислорода = 16. Однако химическое удобство. Наличие кислорода в качестве первичного эталона атомной массы стало еще более очевидным с развитием аналитической химии и необходимостью все более точного определения атомной массы.

Название « моль» — это перевод 1897 года немецкой единицы « Мол» , придуманной химиком Вильгельмом Оствальдом в 1894 году от немецкого слова Molekül ( молекула ). Связанная с этим концепция эквивалентной массы использовалась по крайней мере столетием ранее.

Стандартизация

Развитие масс-спектрометрии привело к принятию кислорода-16 в качестве стандартного вещества вместо природного кислорода.

Определение кислорода-16.004 было заменено определением, основанным на углероде-12 в 1960-х годах. Моль был определен Международным бюро мер и весов как «количество вещества в системе, которая содержит столько же элементарных единиц, сколько атомов в 0,012 кг углерода-12». Таким образом, по этому определению, один моль чистого 12 С имел массу ровно 12 г . Четыре различных определения были эквивалентны в пределах 1%.

Основа шкалы Основание шкалы
относительно 12 C = 12
Относительное отклонение
от шкалы 12 C = 12
Атомная масса водорода = 1 1,00794 (7) -0,788%
Атомная масса кислорода = 16 15,9994 (3) + 0,00375%
Относительная атомная масса 16 O = 16 15.9949146221 (15) + 0,0318%

Поскольку определение грамма не было математически привязано к определению дальтона , количество молекул на моль N A (постоянная Авогадро) необходимо было определить экспериментально. Экспериментальное значение, принятое CODATA в 2010 г., составляет N A = (6.02214129 ± 0.00000027) × 10 23 моль -1 . В 2011 году оценка была уточнена до (6.02214078 ± 0.00000018) × 10 23 моль -1 .

Крот был сделан седьмой базовой единицей СИ в 1971 году 14-м CGPM.

2019 новое определение базовых единиц СИ

В 2011 году на 24-м заседании Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM) был согласован план возможного пересмотра определений базовой единицы СИ в неопределенный срок.

16 ноября 2018 года после встречи ученых из более чем 60 стран на CGPM в Версале, Франция, все базовые единицы СИ были определены в виде физических констант. Это означало, что каждая единица СИ, включая моль, не будет определяться в терминах каких-либо физических объектов, а скорее они будут определяться константами, которые по своей природе являются точными.

Такие изменения официально вступили в силу 20 мая 2019 года. После таких изменений термин «один моль» вещества был переопределен как содержащий «ровно 6.022 140 76 × 10 23 элементарных сущностей »этой субстанции.

Читайте также:  Погрешность измерения уровня жидкости

Критика

С момента его принятия в Международную систему единиц в 1971 году возникла многочисленная критика концепции крота как единицы, такой как метр или секунда :

  • количество молекул, электронов и т. д. в данном количестве материала является безразмерной величиной, которая может быть выражена просто числом и, следовательно, не может быть связана с отдельной базовой единицей;
  • официальный моль основан на устаревшей континуальной (не полностью атомистической) концепции вещества и логически не может применяться к электронам или растворенным ионам, так как нет электронного или растворенного ионного вещества;
  • термодинамический моль SI не имеет отношения к аналитической химии и может привести к расходам, которых можно избежать для стран с развитой экономикой;
  • моль не является истинной метрической (т. е. мерной) единицей, скорее это параметрическая единица, а количество вещества является параметрической базовой величиной;
  • СИ определяет количество сущностей как количество размерности один и, таким образом, игнорирует онтологическое различие между сущностями и единицами непрерывных величин .

В химии со времен закона об определенных пропорциях Пруста (1794 г.) было известно, что знания массы каждого из компонентов химической системы недостаточно для определения системы. Количество вещества можно описать как массу, деленную на «определенные пропорции» Пруста, и содержит информацию, которая отсутствует только при измерении массы. Как показывает закон парциальных давлений Дальтона (1803 г.), измерение массы даже не обязательно для измерения количества вещества (хотя на практике это обычно). Между количеством вещества и другими физическими величинами существует множество физических соотношений, наиболее заметной из которых является закон идеального газа (где эта связь была впервые продемонстрирована в 1857 году). Термин «родинка» впервые был использован в учебнике для описания этих коллигативных свойств .

Подобные единицы

Как и химики, инженеры-химики широко используют моль единицы, но для промышленного использования могут быть более подходящими другие кратные единицы. Например, единицей измерения объема в системе СИ является кубический метр, что намного больше, чем обычно используемый литр в химической лаборатории. Когда количество вещества также выражается в кмоль (1000 моль) в промышленных процессах, численное значение молярности остается прежним.

Для удобства избежать преобразований в имперских (или американских обычных единицах ), некоторые инженеры приняли фунт-моль (обозначение фунт — моль или фунт — моль ), который определяется как число лиц в 12 фунтов на 12 ° С Один фунта — моля равно 453,59237 моль , что соответствует количеству граммов в международном фунте экирдупуа .

В метрической системе инженеры-химики когда-то использовали килограмм-моль (обозначение кг-моль ), которое определяется как количество единиц в 12 кг при температуре 12 ° C, и часто называют моль грамм-моль (обозначение g- моль ) при работе с лабораторными данными.

В конце 20-го века в химической инженерной практике начали использовать киломоль (кмоль), который численно идентичен килограмм-моль, но имя и символ которого соответствуют соглашению СИ для стандартных кратных метрических единиц — таким образом, кмоль означает 1000 моль. Это эквивалентно использованию кг вместо г. Использование kmol не только для «удобства величины», но также делает уравнения, используемые для моделирования систем химической инженерии, согласованными . Например, для преобразования расхода из кг / с в кмоль / с требуется только молекулярная масса без коэффициента 1000, если не использовалась основная единица СИ — моль / с.

Освещение теплицы и камеры выращивания для растений иногда выражается в микромолях на квадратный метр в секунду, где 1 моль фотонов = 6,02 × 10 23 фотонов.

День кротов

23 октября, который в США отмечается 23 октября, некоторые считают Днем крота . Неформальный праздник в честь единицы среди химиков. Дата происходит от числа Авогадро, которое приблизительно равно 6.022 × 10 23 . Он начинается в 6:02 утра и заканчивается в 18:02. Кроме того, некоторые химики празднуют 2 июня ( 02 июня), 22 июня (22 июня ) или 6 февраля ( 06 февраля ), ссылаясь на часть 6.02 или 6.022. константы.

Источник

Моль (единица) — Mole (unit)

крот
Система единиц Базовая единица СИ
Единица Количество вещества
Символ моль
Конверсии
1 моль в . . равно .
Базовые единицы СИ 1000 ммоль

Моль (символ: мол ) является единицей измерения для количества вещества в Международной системе единиц (СИ). Он определяется как точно 6.022 140 76 × 10 23 частицы, которые могут быть атомами , молекулами , ионами или электронами .

Определение было принято в ноябре 2018 года в качестве одного из семи основных единиц СИ , пересматривает предыдущее определение , что указанный один моль как количество вещества в 12 грамм на углероде-12 ( 12 C), с изотопом из углерода .

Номер 6.022 140 76 × 10 23 ( число Авогадро ) было выбрано таким образом, чтобы масса одного моля химического соединения в граммах численно равнялась для большинства практических целей средней массе одной молекулы соединения в дальтонах . Так, например, один моль воды содержит 6,022 140 76 × 10 23 молекул, общая масса которых составляет около 18,015 грамма, а средняя масса одной молекулы воды составляет около 18,015 дальтон.

Моль широко используется в химии как удобный способ выразить количество реагентов и продуктов химических реакций. Например, химическое уравнение 2H 2 + O 2 → 2H 2 O можно интерпретировать как означающее, что на каждые 2 моля дигидрогена (H 2 ) и 1 моль диоксида кислорода (O 2 ), которые вступают в реакцию, приходится 2 моля воды (H 2 O) форма. Моль также можно использовать для измерения количества атомов, ионов, электронов или других объектов. Концентрация раствора обычно выражается его молярности , определяется как количество растворенного вещества в моль (ы) в единице объема раствора, для которого устройство обычно используется является моль на литр (моль / л), обычно сокращенно М.

Термин грамм-молекула (г-моль) раньше использовался для «моля молекул», а грамм-атом (г-атом) — для «моля атомов». Например, 1 моль MgBr 2 — это 1 грамм-молекула MgBr 2, но 3 грамм-атома MgBr 2 .

СОДЕРЖАНИЕ

Концепции

Природа частиц

Моль — это, по сути, количество частиц. Обычно подсчитываемые частицы являются химически идентичными, индивидуально разными. Например, раствор может содержать определенное количество растворенных молекул, которые более или менее независимы друг от друга. Однако в твердом теле составляющие частицы закреплены и связаны в виде решетки, но при этом они могут быть разделены без потери своей химической идентичности. Таким образом, твердое вещество состоит из определенного числа молей таких частиц. В других случаях, таких как алмаз , где весь кристалл по существу представляет собой одну молекулу, моль по-прежнему используется для выражения количества связанных вместе атомов, а не количества нескольких молекул. Таким образом, общие химические соглашения применяются к определению составляющих частиц вещества, в других случаях могут быть указаны точные определения. Масса 1 моля вещества равна его относительной атомной или молекулярной массе в граммах.

Молярная масса

Молярная масса вещества является масса 1 моля этого вещества, в упаковке на грамм . Количество вещества — это количество молей в образце. Для большинства практических целей величина молярной массы численно совпадает со средней массой одной молекулы, выраженной в дальтонах . Например, молярная масса воды составляет 18,015 г / моль. Другие методы включают использование молярного объема или измерение электрического заряда .

Количество молей вещества в образце получается делением массы образца на молярную массу соединения. Например, 100 г воды — это примерно 5,551 моль воды.

Молярная масса вещества зависит не только от его молекулярной формулы , но и от распределения изотопов каждого химического элемента, присутствующего в нем. Например, масса одного моля кальция-40 составляет 39,96259098 ± 0,00000022 грамма , тогда как масса одного моля кальция-42 равна 41,95861801 ± 0,00000027 г , а на один моль кальция с нормальной смесью изотопов 40.078 ± 0,004 грамма .

Молярная концентрация

Молярная концентрация , которая также называется молярностью , раствор некоторого вещества число молей в расчете на единицу объема конечного раствора. В СИ его стандартной единицей является моль / м 3 , хотя используются более практичные единицы, такие как моль на литр (моль / л).

Молярная фракция

Мольная доля или мольная доля вещества в смеси (например , в виде раствора) представляет собой количество молей соединения в одном образце из смеси, разделенное на общем количестве молей всех компонентов. Например, если 20 г NaCl растворяется в 100 г воды, количество двух веществ в растворе будет (20 г) / (58,443 г / моль) = 0,34221 моль и (100 г) / (18,015 г / моль) = 5,5509 моль соответственно; а мольная доля NaCl составит 0,34221 / (0,34221 + 5,5509) = 0,05807.

В смеси газов парциальное давление каждого компонента пропорционально его молярному соотношению.

История

История мола неразрывно связана с историей молекулярной массы , атомных единиц массы и числа Авогадро .

Первая таблица стандартного атомного веса (атомной массы) была опубликована Джоном Далтоном (1766–1844) в 1805 году на основе системы, в которой относительная атомная масса водорода была определена как 1. Эти относительные атомные массы были основаны на стехиометрическом соотношении. пропорции химических реакций и соединений, факт, который в значительной степени способствовал их принятию: химику не нужно было подписываться под атомной теорией (недоказанная гипотеза в то время), чтобы использовать таблицы на практике. Это привело бы к некоторой путанице между атомными массами (продвигаемой сторонниками атомной теории) и эквивалентными весами (продвигаемыми ее противниками и которые иногда отличались от относительных атомных масс на целочисленный коэффициент), которая сохранялась на протяжении большей части девятнадцатого века.

Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848) сыграл важную роль в определении относительных атомных масс с постоянно возрастающей точностью. Он также был первым химиком, который использовал кислород в качестве стандарта, к которому относились другие массы. Кислород является полезным стандартом, поскольку, в отличие от водорода, он образует соединения с большинством других элементов, особенно с металлами . Однако он решил зафиксировать атомную массу кислорода равной 100, что не прижилось.

Шарль Фредерик Герхард (1816–56), Анри Виктор Реньо (1810–78) и Станислао Канниццаро (1826–1910) расширили работы Берцелиуса, разрешив многие проблемы неизвестной стехиометрии соединений, а использование атомных масс привлекло внимание публики. большой консенсус ко времени Конгресса в Карлсруэ (1860 г.). Соглашение вернулось к определению атомной массы водорода как 1, хотя на уровне точности измерений в то время — относительная погрешность около 1% — это было численно эквивалентно более позднему стандарту кислорода = 16. Однако химическое удобство. Наличие кислорода в качестве первичного эталона атомной массы стало еще более очевидным с развитием аналитической химии и необходимостью все более точного определения атомной массы.

Название « моль» — это перевод 1897 года немецкой единицы « Мол» , придуманной химиком Вильгельмом Оствальдом в 1894 году от немецкого слова Molekül ( молекула ). Связанная с этим концепция эквивалентной массы использовалась по крайней мере столетием ранее.

Стандартизация

Развитие масс-спектрометрии привело к принятию кислорода-16 в качестве стандартного вещества вместо природного кислорода.

Определение кислорода-16.004 было заменено определением, основанным на углероде-12 в 1960-х годах. Моль был определен Международным бюро мер и весов как «количество вещества в системе, которая содержит столько же элементарных единиц, сколько атомов в 0,012 кг углерода-12». Таким образом, по этому определению, один моль чистого 12 С имел массу ровно 12 г . Четыре различных определения были эквивалентны в пределах 1%.

Поскольку определение грамма не было математически привязано к определению дальтона , количество молекул на моль N A (постоянная Авогадро) необходимо было определить экспериментально. Экспериментальное значение, принятое CODATA в 2010 г., составляет N A = (6.02214129 ± 0.00000027) × 10 23 моль -1 . В 2011 году оценка была уточнена до (6.02214078 ± 0.00000018) × 10 23 моль -1 .

Крот был сделан седьмой базовой единицей СИ в 1971 году 14-м CGPM.

2019 новое определение базовых единиц СИ

В 2011 году на 24-м заседании Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM) был согласован план возможного пересмотра определений базовой единицы СИ в неопределенный срок.

16 ноября 2018 года после встречи ученых из более чем 60 стран на CGPM в Версале, Франция, все базовые единицы СИ были определены в виде физических констант. Это означало, что каждая единица СИ, включая моль, не будет определяться в терминах каких-либо физических объектов, а скорее они будут определяться константами, которые по своей природе являются точными.

Такие изменения официально вступили в силу 20 мая 2019 года. После таких изменений термин «один моль» вещества был переопределен как содержащий «ровно 6.022 140 76 × 10 23 элементарных сущностей »этой субстанции.

Критика

С момента его принятия в Международную систему единиц в 1971 году возникла многочисленная критика концепции крота как единицы, такой как метр или секунда :

  • количество молекул, электронов и т. д. в данном количестве материала является безразмерной величиной, которая может быть выражена просто числом и, следовательно, не может быть связана с отдельной базовой единицей;
  • официальный моль основан на устаревшей континуальной (не полностью атомистической) концепции вещества и логически не может применяться к электронам или растворенным ионам, так как нет электронного или растворенного ионного вещества;
  • термодинамический моль SI не имеет отношения к аналитической химии и может привести к расходам, которых можно избежать для стран с развитой экономикой;
  • моль не является истинной метрической (т. е. мерной) единицей, скорее это параметрическая единица, а количество вещества является параметрической базовой величиной;
  • СИ определяет количество сущностей как количество размерности один и, таким образом, игнорирует онтологическое различие между сущностями и единицами непрерывных величин .

В химии со времен закона об определенных пропорциях Пруста (1794 г.) было известно, что знания массы каждого из компонентов химической системы недостаточно для определения системы. Количество вещества можно описать как массу, деленную на «определенные пропорции» Пруста, и содержит информацию, которая отсутствует только при измерении массы. Как показывает закон парциальных давлений Дальтона (1803 г.), измерение массы даже не обязательно для измерения количества вещества (хотя на практике это обычно). Между количеством вещества и другими физическими величинами существует множество физических соотношений, наиболее заметной из которых является закон идеального газа (где эта связь была впервые продемонстрирована в 1857 году). Термин «родинка» впервые был использован в учебнике для описания этих коллигативных свойств .

Подобные единицы

Как и химики, инженеры-химики широко используют моль единицы, но для промышленного использования могут быть более подходящими другие кратные единицы. Например, единицей измерения объема в системе СИ является кубический метр, что намного больше, чем обычно используемый литр в химической лаборатории. Когда количество вещества также выражается в кмоль (1000 моль) в промышленных процессах, численное значение молярности остается прежним.

Для удобства избежать преобразований в имперских (или американских обычных единицах ), некоторые инженеры приняли фунт-моль (обозначение фунт — моль или фунт — моль ), который определяется как число лиц в 12 фунтов на 12 ° С Один фунта — моля равно 453,59237 моль , что соответствует количеству граммов в международном фунте экирдупуа .

В метрической системе инженеры-химики когда-то использовали килограмм-моль (обозначение кг-моль ), которое определяется как количество единиц в 12 кг при температуре 12 ° C, и часто называют моль грамм-моль (обозначение g- моль ) при работе с лабораторными данными.

В конце 20-го века в химической инженерной практике начали использовать киломоль (кмоль), который численно идентичен килограмм-моль, но имя и символ которого соответствуют соглашению СИ для стандартных кратных метрических единиц — таким образом, кмоль означает 1000 моль. Это эквивалентно использованию кг вместо г. Использование kmol не только для «удобства величины», но также делает уравнения, используемые для моделирования систем химической инженерии, согласованными . Например, для преобразования расхода из кг / с в кмоль / с требуется только молекулярная масса без коэффициента 1000, если не использовалась основная единица СИ — моль / с.

Освещение теплицы и камеры выращивания для растений иногда выражается в микромолях на квадратный метр в секунду, где 1 моль фотонов = 6,02 × 10 23 фотонов.

День кротов

23 октября, который в США отмечается 23 октября, некоторые считают Днем крота . Неформальный праздник в честь единицы среди химиков. Дата происходит от числа Авогадро, которое приблизительно равно 6.022 × 10 23 . Он начинается в 6:02 утра и заканчивается в 18:02. Кроме того, некоторые химики празднуют 2 июня ( 02 июня), 22 июня (22 июня ) или 6 февраля ( 06 февраля ), ссылаясь на часть 6.02 или 6.022. константы.

Источник

Моль, молярная масса и граммы: как они связаны

Моль, молярная масса и граммы – эти понятия как-то связаны? Давайте-ка в этом разберёмся и порешаем задачи на молярную массу . Для начала вспоминаем, что моль – это количество вещества, в котором содержится 6,02*10 в двадцать третьей степени части (это число Авогадро).

Молярная масса показывает, сколько весит 1 моль того или иного вещества в граммах.

Молярная масса совпадает с атомной (если речь о простых вещества) или молекулярной (если речь о веществах сложных и газах, молекулы которых состоят из двух атомов, например, О2).

Это была теория. Но любую теорию нужно применять на практике, иначе зачем она нужна? Вот и займёмся этим.

У нас есть химическая реакция:

Из уравнения мы видим, что для неё нам нужна 1 молекула водорода и одна молекула фтора. Мы может взять, например, 10 молекул водорода, сколько нам в таком случае понадобится молекул фтора? Тоже 10. Мы можем взять и 100 молекул водорода, тогда потребуется и 100 молекул фтора. Кстати, заодно давайте уж узнаем, сколько молекул фторида водорода мы получим.

Из 1 молекулы водорода и 1 молекулы фтора получается две молекулы фторида водорода

(коэффициент в уравнении перед HF – 2). А если мы берём по 10 молекул водорода и фтора, то сколько получим HF? 20. Ну и взяв по 100 молекул водорода и фтора, мы получим 200 молекул фторида водорода.

Проблема в том, что молекулы настолько малы, что взять даже миллион молекул у человека не получится, это слишком маленькое количество вещества, которое на весах не взвесить. Вот тут и пришёл на помощь моль. Ещё раз запомните: в одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц!

Это очень важно для любых расчётов в химии. В 1 моле водорода содержится число Авогадро частиц, в 1 моле железа содержится число Авогадро частиц, в 1 моле воды содержится число Авогадро частиц, в 1 моле серной кислоты содержится число Авогадро частиц. Но! По массе моли веществ различаются, об это мы говорили раньше. И это обязательно нужно понять.

Теперь вернёмся к нашей реакции:

1 молекула Н2 + 1 молекула F2 = 2 молекулы HF

2 молекулы Н2 + 2 молекулы F2 = 4 молекулы HF

100 молекул Н2 + 100 молекул F2 = 200 молекул HF

Всё верно, ведь так?

А теперь вот так:

число Авогадро молекул Н2 + число Авогадро молекул F2 = число Авогадро молекул HF

1 моль Н2 + 1 моль F2 = 2 моль HF

И как же нам наконец перейти к граммам? Для этого вспоминаем, что молярная масса – это масса 1 моля вещества, совпадающая с атомной или молекулярной. Атомную или молекулярную массу мы определяем по таблице Менделеева : 1 моль водорода весит 2 г (атомная масса водорода 1, формула газообразного водорода Н2, поэтому его молекулярная масса 1*2=2), 1 моль фтора весит 38 г (атомная масса фтора 1, формула газообразного фтора F2, поэтому его молекулярная масса 19*2=38). Таким образом, для того, чтобы произошла реакция, нам нужно взять 2 г водорода и 38 граммов фтора. В этом случае оба вещества прореагируют полностью, образовав 40 граммов фторида водорода.

Теперь ещё пара задач на молярную массу с решениями.

Пример 1.

Сколько граммов оксида кальция и углекислого газа нужно взять, чтобы получить 50 граммов оксида кальция в реакции СаО + СО2 = СаСОз?

Первое, что нужно сделать, рассчитать молярные массы всех веществ. Используем периодическую таблицу, чтобы узнать атомные массы:

· молярная масса оксида кальция СаО 40+16=56 г/моль

· молярная масса углекислого газа СО2 12+2*16=44 г/ моль

· молярная масса карбоната кальция СаСО3 40+12+3*16=100 г/моль.

Давайте подумаем, сколько моль карбоната кальция СаСО3 составляют 50 г? 1 моль СаСО3 весит 100 г (см. выше на молярную массу). Следовательно 50г весят 0,5 моль. Это означает, что при проведении реакции в условиях задачи получится 0,5 моль карбоната кальция.

Второе, что нужно сделать, — понять в каком соотношении взяты вещества. Об этом нам говорят коэффициенты в уравнение:

СаО + СО2 = СаСОз

1 моль + 1 моль = 1 моль

Но мы уже выяснили, что в нашем случае мы получим всего 0,5 моль СаСОз. То есть и исходных веществ СаО и СО2 нужно взять по 0,5 моль. Переводя в граммы, получим, что оксида кальция требуется 56 г/моль*0,5 моль=28 г, а углекислого газа – 44 г/моль*0,5 моль=22 г. Это и есть ответ.

Пример 2.

Этот пример не из учебника химии, он сложный, но если вы его поймёте, вас никакой репетитор по химии уже не запугает. Пробуем!

Задача звучит так. Алюминий прореагировал с кислородом с образованием оксида алюминия. Известно, что в реакцию вступило 9 граммов алюминия. Определите, сколько получилось оксида алюминия в граммах.

Для начала запишем уравнение 4Al + 3O2 = 2Al2O3 и сразу увидим, что 4 моля алюминия, сгорев, образуют 2 моля оксида алюминия.

Теперь смотрим в таблицу Менделеева и определяемся с молярными массами:

· молярная масса алюминия 27 г/моль, с этим всё просто

· молярная масса оксида алюминия Al2O3 102 г/моль (помните, как мы считаем? 2*27 (это алюминий)+3*16 (это кислород)=54+48=102).

Из условия задачи мы узнали, что в реакцию вступило 9 г алюминия. 1 моль алюминия весит 27 г (это молярная масса). Следовательно, в реакцию вступило 9/27 моль алюминия, или 0,3 моль алюминия. Вернёмся к реакции:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

4 моля алюминия при сгорании образуют 2 моля оксида алюминия

0,3 моля алюминия при сгорании образуют Х моля оксида алюминия

Находим Х=0,3*2/4=0,15 моль. Таким образом, если в реакции участвовало 9 г алюминия (или 0,3 моль), то получилось 0,15 моль оксида алюминия. Теперь самое простое – ищем массу в граммах. Припоминаем, что молярная масса оксида алюминия 102 г/моль. То есть 102 г весит 1 моль. А у нас всего 0,15 моль, и весит это количество вещества 102*0,15=15,3 г. Ответ на задачу: при сгорании 9 граммов алюминия получается 15,3 граммов оксида алюминия.

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Источник