Способ определения количества вещества

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА

Гетерогенная смесь Гомогенная смесь — растворы

Смесь

(газообразная, жидкая, твердая, в виде плазмы или вакуума)

(есть раздел фаз) (нет раздела фаз)

(почва, гранит, молоко, туман) (водные растворы, сплавы металлов)

Растворы – гомогенная смесь веществ находящихся в одной фазе). Другое определение — однородная смесь, состоящая не менее чем из двух веществ (компонентов). Растворы могут находиться в жидком, твердом, газообразном, плазменном состояниях. Различают растворы электролитов, солей, органических соединений и т.д.

Для химиков-технологов необходимы количественные меры оценки количества, содержания, концентрации компонентов в растворах и смесях.

В настоящее время имеет место расхождение во мнении специалистов об однозначном определении количества вещества только числом молей (количество вещества пропорциональное одному молю вещества). Многие специалисты ссылаются на Международную Систему Единиц Измерений [13], где понятие количества вещества представлено только в виде киломоля в разделе молекулярная физика и термодинамика. Основные единицы — масса и метр представлены как фундаментальные, они позволяют вычислять такие производные единицы как объём и площадь, которые представлены в разделе механические величины. Однако, как показывает аналитическая практика целесообразно признать равноправными три способа измерения количества вещества: 1. Поштучное измерение одинаковых объектов — киломоль. 2. Измерение массы объекта — килограмм. 3. Измерение размеров объекта в пространстве — литр (кубический метр и две вырожденные единицы — квадратный метр и метр). Т.е. количество вещества (объекта) может быть измерено как поштучно, так и выражено через массу или объем, занимаемый в пространстве в определенных условиях. Признание равенства вышеуказанных способов измерения количества вещества позволяет определить концентрацию вещества как количество анализируемого (определяемого) вещества в стандартизованном количестве объекта, что позволяет считать равноправными три основных (и других) размерностей концентрации: моль/л, г/мл, % (массовые, мольные, объёмные доли) и равноправно их пересчитывать по соответствующим формулам. Иначе, правомерным следует признать только концентрацию представленную в мольных долях. При условии определения понятия содержание вещества как количества вещества в объекте в целом появляется возможность однозначно формализовать вышеуказанные понятия на языке математики и использовать их при экспертизе результатов анализа и оценке методов и методик анализа с помощью ЭВМ.

Способы измерения количества вещества (компонентов смеси)

№п/п	Способ измерения	Единицы измерения
Масса	кг ( г, мкг, нг. )
Объем (площадь, длина)	л ( мл, м 3 . м 2 . м. )
Поштучное измерение(число одинаковых единиц)	штук (шт.). Моль — 6,02 *10 23 шт. (атомов, молекул, фотонов и т .д.). Масса 1 моля вещества численно равна М ( А ) у.е. Количество вещества кратное 1 молю- число молей.

*Содержание — количество анализируемого вещества в объекте анализа (объект анализа в целом)

*Количество анализируемого вещества в стандартизованном количестве объекта.

Способы выражения концентраций: массовая, объемная, молярная, титр раствора. Молярная масса эквивалента, фактор эквивалентности.

Т.к. не все элементы образуют химические соединения в отношении 1:1 приходится вводить (кроме моля) понятие молярной массы эквивалента М (1/Z) (по старому эквивалент — Э).

М ( 1/Z ) — количество вещества, в принципе , способное к взаимодействию с одним молем атомов водорода, т.к. атом водорода всегда одновалентен.

М ( 1/Z ) = М/Z ,

где Z — фактор эквивалентности, зависящий от конкретной реакции.

Источник

Урок 8. Химическое количество вещества и моль

В уроке 8 «Химическое количество вещества и моль» из курса «Химия для чайников» выясним, что такое химическое количество вещества; рассмотрим моль в качестве единицы количества вещества, а также познакомимся с постоянной Авогадро. Напоминаю, что в прошлом уроке «Относительная молекулярная и относительная формульная массы» мы научились вычислять относительную молекулярную массу, а также относительную формульную массу веществ; кроме того, выяснили что такое массовая доля и привели формулу для ее вычисления.

Любое чистое вещество имеет свою химическую формулу, т. е. характеризуется определенным качественным и количественным составом.

Если необходима какая-то порция твердого вещества, то для этого следует взять нужную его массу, т. е. взвесить вещество (рис. 43). Нужный объем жидкого вещества обычно отмеряют с помощью мензурки или мерного цилиндра (рис. 44). Для отбора необходимой порции (объема) газообразных веществ применяют специальные емкости — газометры (рис. 45).

Следовательно, объем и масса — это величины, характеризующие данную порцию вещества.

Химическое количество вещества

В жизни мы часто не различаем понятия «масса» и «количество». А это разные понятия. Когда вы говорите: «Я купил 2 кг груш», то здесь речь идет о массе груш. Но если вы говорите: «Я купил 10 груш», то в этом случае речь идет о количестве груш. Массу вещества измеряют в граммах, килограммах, тоннах, а количество — в штуках.

Груши можно пересчитать поштучно, а если это, например, зерна? Тут уже посчитать каждое зернышко даже в небольшой емкости сложно. Поэтому зерно обычно продают мешками, т. е. определенными порциями. В каждой такой порции — мешке (если они равны по массе и все зерна одинаковы) — будет находиться практически одно и то же число зерен. Подобным образом продают многие товары. Например, яйца — десятками, спички — спичечными коробками, в каждом из которых находится по 45 спичек (рис. 46).

В химической практике, помимо массы или объема, необходимо знать число структурных единиц (атомов, молекул, формульных единиц), которые содержатся в данной порции вещества, поскольку именно они участвуют в химических реакциях. Поэтому в химии, как и в других естественных науках, используют физическую величину, характеризующую число частиц в рассматриваемой порции вещества. Эта физическая величина называется количеством вещества или, как следует называть ее при химических расчетах, — химическое количество вещества.

Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.

Другими словами, химическое количество вещества — это порция данного вещества, содержащая определенное число его структурных единиц. Химическое количество вещества обозначают латинской буквой n . Это одна из семи основных физических величин Международной системы единиц (СИ).

Моль — единица химического количества вещества

Каждая из основных физических величин имеет свою единицу. Например, единица длины — метр (м), массы — килограмм (кг), времени — секунда (с). Единицей химического количества вещества является моль.

Моль — порция вещества (т. е. такое его химическое количество), которая содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

Сокращенное обозначение единицы химического количества записывается, как и полное, — моль. Поэтому, если слово «моль» стоит после числа, то оно не склоняется, так же, как и другие сокращенные единицы величин: 3 кг, 5 л, 8 моль. При чтении вслух и при записи числительного буквами слово «моль» склоняется: три килограмма, пять литров, восемь молей.

На заметку. Термины «молекула» и «моль», как нетрудно заметить, однокоренные. Они действительно произошли от одного и того же латинского слова «moles». Но это слово имеет, по крайней мере, два значения. Первое — «маленькая масса». Именно в этом смысле в XVII в. оно превратилось в термин «молекула». А понятие «моль» (в смысле кучка, порция) появилось значительно позже, в начале ХХ в. Автор этого термина известный немецкий химик и физик Оствальд толковал его смысл как «большая масса», как бы противопоставляя термину «молекула».

Число ( N ) атомов в порции углерода массой 0,012 кг легко определить, зная массу одного атома углерода (19,94·10 -27 кг):

Следовательно, в углероде массой 0,012 кг содержатся 6,02·10 23 атомов углерода и эта порция составляет 1 моль. Столько же структурных единиц содержится в 1 моль любого вещества .

получила название постоянной Авогадро. Она является одной из важнейших универсальных постоянных и обозначается символом N_A :

Единица в числителе дроби (1/моль) заменяет название структурной единицы.

Если структурной единицей вещества (например, меди, углерода) является атом, то в порции этого вещества количеством 1 моль содержатся 6,02·10 23 атомов . В случае веществ молекулярного строения (вода, углекислый газ) их порции количеством 1 моль содержат по 6,02·10 23 молекул . Если структурными единицами веществ немолекулярного строения (например, NaCl или CuSO₄) являются их формульные единицы, то в порциях этих веществ количеством 1 моль содержатся по 6,02·10 23 формульных единиц .

На заметку. Численное значение постоянной Авогадро огромно. О том, насколько велико это число, можно судить по следующему сравнению. Поверхность Земли, включая и водную, равна 510 000 000 км 2 . Если равномерно рассыпать по всей этой поверхности 6,02·10 23 песчинок диаметром 1 мм, то они образуют слой песка толщиной более 1 м.

Зная химическое количество n данного вещества Х , легко рассчитать число молекул (атомов, формульных единиц) N(Х) в этой порции:

если 1 моль вещества содержит 6,02·10 23 молекул, то n моль вещества содержат N(Х) молекул.

И наоборот, по числу структурных единиц можно рассчитать химическое количество вещества:

Пример 1. Определите число молекул, содержащихся в серной кислоте химическим количеством 3 моль.

Пример 2. Рассчитайте химическое количество CuSO4 в порции, содержащей 36,12·10 23 формульных единиц (ФЕ).

Краткие выводы урока:

1. Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.
2. Моль — единица химического количества вещества, т. е. такое его количество, которое содержит 6,02·10 23 структурных единиц.

Надеюсь урок 8 «Химическое количество вещества и моль» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник

Способ определения количества вещества

Решение задач на количество вещества,
массу и объем

Ключевые слова: решение задач на количество вещества, решение задач по химии на массу и объем, какое количества вещества содержится, какое число молекул содержится, определите объем (н.у.), определите массу, какова масса порции, определите молярную массу, назовите вещество, найдите молярную массу, определите абсолютную массу молекулы, сколько атомов содержится, определите относительную плотность.

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Количество вещества характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов), которое содержится в определенном образце данного вещества. Единицей измерения количества вещества является моль. Количество вещества (ν) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объемом (V) — для газообразных веществ при н. у. — следующими уравнениями:

в которых

Vm = 22,4 л/моль (мл/ммоль, м 3 /кмоль) при н.у.,
Na = 6,02 • 10 23 (постоянная Авогадро),
а молярная масса (М) численно равна относительной молекулярной массе вещества:

Наличие подобной взаимосвязи позволяет, зная одну из величин (количество вещества, массу, объем, число структурных величин) определить все другие величины.

РЕШЕНИЯ ПРОСТЫХ ЗАДАЧ

Задача № 1. Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?

Ответ: ν(СО₂) = 0,75 моль.

Задача № 2. Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?

Ответ: N(O₂) = 1,505 • 10 24 .

Задача № 3. Определите объем (н. у.), который займут 0,25 моль водорода.

Задача № 4. Какую массу будет иметь порция оксида серы (IV), объем которой 13,44 л (н. у.)?

Задача № 5. Имеется 3 моль кислорода О₂ при н.у. Определите массу кислорода, его объем, а также число имеющихся молекул кислорода.

Ответ: m = 96 г; V = 67.2 л; N(O₂) = 1,81 • 10 24 .

Задача № 6. Имеется 10 г водорода Н₂. Определите количество водорода, его объем при н.у., а также число имеющихся молекул водорода.

Ответ: 5 моль; 112 л; 3,01 • 10 24 .

Задача № 7. Имеется 56 л хлора Сl₂ при н.у. Определите количество вещества хлора, его массу и число имеющихся молекул хлора.

Ответ: 2,5 моль; 177,5 г; 1,5 • 10 24 .

Задача № 8. Имеется 2,4 • 10 23 молекул оксида углерода (IV) СO₂. Определите количество вещества углекислого газа, его массу, а также объем (н.у.) углекислого газа.

Ответ: 0,4 моль; 17,6 г; 8,96 л.

Задача № 9. Какова масса порции оксида азота (IV), содержащей 4,816 • 10 23 молекул? Каков ее объем (н. у.)?

Задача № 10. Масса порции простого вещества, содержащей 1,806 • 10 24 молекул, равна 6 г. Определите молярную массу данного вещества и назовите его.

Внимание! В данном конспекте рассматриваются задачи обычной сложности. Чтобы перейти к конспекту решения сложных задач на количественные характеристики и задачи с кратким ответом нажмите на кнопку ниже…

Решение задач на количество вещества, массу и объем. Выберите дальнейшие действия:

Источник