Jednou zo základných jednotiek v medzinárodnom systéme jednotiek (SI) je jednotkou množstva látky je mol.
Krtko – je to také množstvo látky, ktoré obsahuje toľko štruktúrnych jednotiek danej látky (molekúl, atómov, iónov atď.), koľko je atómov uhlíka v 0,012 kg (12 g) izotopu uhlíka. 12 S .
Vzhľadom na to, že hodnota absolútnej atómovej hmotnosti pre uhlík je m(C) \u003d 1,99 10 26 kg, môžete vypočítať počet atómov uhlíka N ALE obsiahnuté v 0,012 kg uhlíka.
Mol akejkoľvek látky obsahuje rovnaký počet častíc tejto látky (štrukturálnych jednotiek). Počet štruktúrnych jednotiek obsiahnutých v látke s množstvom jedného mólu je 6,02 10 23 a volal Avogadroovo číslo (N ALE ).
Napríklad jeden mól medi obsahuje 6,02 10 23 atómov medi (Cu) a jeden mól vodíka (H 2) obsahuje 6,02 10 23 molekúl vodíka.
molárna hmota(M) je hmotnosť látky prijatá v množstve 1 mol.
Molová hmotnosť sa označuje písmenom M a má jednotku [g/mol]. Vo fyzike sa používa rozmer [kg/kmol].
Vo všeobecnom prípade sa číselná hodnota molárnej hmotnosti látky číselne zhoduje s hodnotou jej relatívnej molekulovej (relatívnej atómovej) hmotnosti.
Napríklad relatívna molekulová hmotnosť vody je:
Mr (H20) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18:00 hod.
Molárna hmotnosť vody má rovnakú hodnotu, ale vyjadruje sa v g/mol:
M (H20) = 18 g/mol.
Mol vody obsahujúci 6,02 10 23 molekúl vody (v tomto poradí 2 6,02 10 23 atómov vodíka a 6,02 10 23 atómov kyslíka) má teda hmotnosť 18 gramov. 1 mól vody obsahuje 2 móly atómov vodíka a 1 mól atómov kyslíka.
1.3.4. Vzťah medzi hmotnosťou látky a jej množstvom
Keď poznáme hmotnosť látky a jej chemický vzorec, a teda aj hodnotu jej molárnej hmotnosti, môžeme určiť množstvo látky a naopak, keď poznáme množstvo látky, môžeme určiť jej hmotnosť. Na takéto výpočty by ste mali použiť vzorce:
kde ν je látkové množstvo [mol]; m je hmotnosť látky [g] alebo [kg]; M je molárna hmotnosť látky [g/mol] alebo [kg/kmol].
Napríklad, aby sme našli hmotnosť síranu sodného (Na 2 SO 4) v množstve 5 mol, nájdeme:
1) hodnota relatívnej molekulovej hmotnosti Na2S04, ktorá je súčtom zaokrúhlených hodnôt relatívnych atómových hmotností:
Mr (Na2S04) \u003d 2Ar (Na) + Ar (S) + 4Ar (O) \u003d 142,
2) hodnota molárnej hmotnosti látky, ktorá sa jej číselne rovná:
M (Na2S04) = 142 g/mol,
3) a nakoniec hmotnosť 5 mol síranu sodného:
m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g
Odpoveď: 710.
1.3.5. Vzťah medzi objemom látky a jej množstvom
Za normálnych podmienok (n.o.), t.j. pri tlaku R rovná 101325 Pa (760 mm Hg) a teplote T, rovná 273,15 K (0 С), jeden mól rôznych plynov a pár zaberá rovnaký objem, rovnajúci sa 22,4 l.
Objem, ktorý zaberá 1 mól plynu alebo pary pri n.o molárny objemplynu a má rozmer liter na mol.
V mol \u003d 22,4 l / mol.
Poznať množstvo plynnej látky (ν ) a hodnota molárneho objemu (V mol) môžete vypočítať jeho objem (V) za normálnych podmienok:
V = ν V mol,
kde ν je látkové množstvo [mol]; V je objem plynnej látky [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.
Naopak, znalosť hlasitosti ( V) plynnej látky za normálnych podmienok, môžete vypočítať jej množstvo (ν) :
Aby ste to dosiahli, musíte pridať hmotnosti všetkých atómov v tejto molekule.
Príklad 1. V molekule vody H 2 O 2 atómy vodíka a 1 atóm kyslíka. Atómová hmotnosť vodíka \u003d 1 a kyslíka \u003d 16. Preto je molekulová hmotnosť vody 1 + 1 + 16 \u003d 18 jednotiek atómovej hmotnosti a molárna hmotnosť vody \u003d 18 g / mol.
Príklad 2. V molekule kyseliny sírovej H2S04 sú 2 atómy vodíka, 1 atóm síry a 4 atómy kyslíka. Preto bude molekulová hmotnosť tejto látky 1 2 + 32 + 4 16 \u003d 98 amu a molárna hmotnosť bude 98 g / mol.
Príklad 3. V molekule síranu hlinitého Al2(S04) 3 2 atómy hliníka, 3 atómy síry a 12 atómov kyslíka. Molekulová hmotnosť tejto látky je 27 2 + 32 3 + 16 12 = 342 amu a molárna hmotnosť je 342 g / mol.
Mol, molárna hmotnosť
Molová hmotnosť je pomer hmotnosti látky k množstvu látky, t.j. M(x) = m(x)/n(x), (1)
kde M(x) je molárna hmotnosť látky X, m(x) je hmotnosť látky X, n(x) je množstvo látky X.
Jednotkou SI pre molárnu hmotnosť je kg/mol, bežne sa však používa jednotka g/mol. Jednotka hmotnosti - g, kg.
Jednotkou SI pre množstvo látky je mol.
Mol je také množstvo látky, ktoré obsahuje 6,02 10 23 molekúl tejto látky.
Akýkoľvek problém v chémii sa rieši prostredníctvom množstva látky. Musíte si zapamätať základné vzorce:
n(x) = m(x)/ M(x)
alebo všeobecný vzorec: n(x) = m(x)/M(x) = V(x)/Vm = N/N A, (2)
kde V(x) je objem látky X(l), V m je molárny objem plynu pri n.o. (22,4 l / mol), N - počet častíc, N A - Avogadrova konštanta (6,02 10 23).
Príklad 1. Určte hmotnosť jodidu sodného NaI s množstvom 0,6 mol.
Príklad 2. Určte množstvo atómového bóru obsiahnutého v tetraboritanu sodnom Na 2 B 4 O 7 s hmotnosťou 40,4 g.
|
m (Na2B407) \u003d 40,4 g. |
Molárna hmotnosť tetraboritanu sodného je 202 g/mol. Určte látkové množstvo Na 2 B 4 O 7: n (Na2B407) \u003d m (Na2B407) / M (Na2B407) \u003d 40,4 / 202 \u003d 0,2 mol. Pripomeňme, že 1 mól molekuly tetraboritanu sodného obsahuje 2 móly atómov sodíka, 4 móly atómov bóru a 7 mólov atómov kyslíka (pozri vzorec tetraboritanu sodného). Potom sa látkové množstvo atómového bóru rovná: n (B) \u003d 4 n (Na2B407) \u003d 4 0,2 \u003d 0,8 mol. |
A samozrejme schopnosť robiť výpočty. Známa látka je napríklad sírová. V rôznych odvetviach sa nachádza tak široký, že právom nesie názov „chémia“. čo je ona?
Napíšte presný vzorec kyseliny sírovej: H2SO4. Teraz si vezmite periodickú tabuľku a zistite, aké sú atómové hmotnosti všetkých prvkov, ktoré ju tvoria. Tieto tri prvky sú vodík, síra a kyslík. Atómová hmotnosť vodíka je 1, síra - 32, kyslíka - 16. Preto celková molekulová hmotnosť kyseliny sírovej, berúc do úvahy indexy, je: 1 * 2 + 32 + 16 * 4 = 98 amu (jednotky atómovej hmotnosti ).
A teraz si pripomeňme ešte jedného krtka: toto je množstvo látok, ktorého hmotnosť sa číselne rovná jeho hmotnosti vyjadrenej v atómových jednotkách. Ukazuje sa teda, že 1 mol kyseliny sírovej váži 98 gramov. Tu je jeho molárna hmotnosť. Problém je vyriešený.
Predpokladajme, že máte nasledujúce podmienky: existuje 800 mililitrov 0,2 molárneho roztoku (0,2 M) nejakej soli a je známe, že v suchej forme táto soľ váži 25 gramov. Je potrebné vypočítať jeho molár omša.
Najprv si zapamätajte definíciu 1-molárneho (1M) roztoku. Toto je roztok, v ktorom 1 obsahuje 1 mol ľubovoľného látok. Podľa toho by 1 liter 0,2 M roztoku obsahoval 0,2 mol látok. Ale máte nie 1 liter, ale 0,8 litra. Preto v skutočnosti máte 0,8 * 0,2 = 0,16 mol látok.
A potom je všetko jednoduchšie ako kedykoľvek predtým. Ak je 25 gramov soli podľa podmienok úlohy 0,16 molu, aké množstvo sa rovná jednému molu? Po výpočte v jednom kroku nájdete: 25 / 0,16 \u003d 156,25 gramov. Molárna hmotnosť soli je 156,25 gramov/mol. Problém je vyriešený.
Vo svojich výpočtoch ste použili zaokrúhlené hodnoty pre atómové hmotnosti vodíka, síry a kyslíka. Ak chcete robiť výpočty s vysokou presnosťou, zaokrúhľovanie nie je povolené.
Zdroje:
- molárna hmotnosť soli
- Výpočet ekvivalentu molárnej hmotnosti
Hmotnosti atómov alebo molekúl sú extrémne malé, preto sa v molekulárnej fyzike namiesto hmotností samotných molekúl a atómov zvykne používať na návrh Daltona ich relatívne hodnoty porovnávajúce omša molekula alebo atóm s 1/12 hmotnosti atómu uhlíka. Množstvo látky, ktoré obsahuje toľko molekúl alebo atómov, koľko je v 12 gramoch uhlíka, sa nazýva mol. Molárna hmotnosť látky (M) je hmotnosť jedného mólu. Molová hmotnosť je skalárna veličina, meria sa v medzinárodnom systéme SI v kilogramoch vydelená molom.
Poučenie
Na výpočet moláru omša stačí poznať dve veličiny: omša(m), vyjadrené v kilogramoch, a množstvo látky (v), merané v móloch, ich nahradením do vzorca: M \u003d m / v.
Príklad. Nech je potrebné určiť molár omša 100 g vody v 3 moloch. Ak to chcete urobiť, musíte najprv omša voda od gramov - 100 g \u003d 0,01 kg. Ďalej nahraďte hodnoty vo vzorci pre molár: M \u003d m / v \u003d 0,01 kg / 3 mol \u003d 0,003 kg / mol.
Akákoľvek látka pozostáva z častíc určitej štruktúry (molekúl alebo atómov). Molárnu hmotnosť jednoduchej zlúčeniny vypočítal z periodickej sústavy prvkov D.I. Mendelejev. Ak je potrebné zistiť tento parameter pre komplexnú látku, výpočet sa ukáže byť dlhý a v tomto prípade sa údaj vyhľadá v referenčnej knihe alebo chemickom katalógu, najmä Sigma-Aldrich.
Pojem molárna hmotnosť
Molová hmotnosť (M) - hmotnosť jedného mólu látky. Tento parameter pre každý atóm nájdete v periodickej sústave prvkov, nachádza sa hneď pod názvom. Pri výpočte hmotnosti zlúčenín sa údaj zvyčajne zaokrúhľuje na najbližšiu celú alebo desatinu. Pre konečné pochopenie toho, odkiaľ táto hodnota pochádza, je potrebné pochopiť pojem "krtek". Toto je množstvo látky obsahujúce počet častíc posledne menovaných, ktorý sa rovná 12 g stabilného izotopu uhlíka (12 C). Atómy a molekuly látok sa líšia veľkosťou v širokom rozmedzí, pričom ich počet v mole je konštantný, ale zvyšuje sa hmotnosť a podľa toho aj objem.
Pojem „mólová hmotnosť“ úzko súvisí s Avogadrovým číslom (6,02 x 10 23 mol -1). Tento údaj udáva konštantný počet jednotiek (atómov, molekúl) látky na 1 mol.
Hodnota molárnej hmotnosti pre chémiu
Chemické látky medzi sebou vstupujú do rôznych reakcií. Zvyčajne rovnica akejkoľvek chemickej interakcie udáva, koľko molekúl alebo atómov sa používa. Takéto označenia sa nazývajú stechiometrické koeficienty. Zvyčajne sú uvedené pred vzorcom. Preto je kvantitatívna charakteristika reakcií založená na látkovom množstve a molárnej hmotnosti. Jasne odrážajú vzájomnú interakciu atómov a molekúl.
Výpočet molárnej hmotnosti
Atómové zloženie akejkoľvek látky alebo zmesi zložiek známej štruktúry je možné vidieť z periodickej tabuľky prvkov. Anorganické zlúčeniny sa spravidla píšu podľa molekulového vzorca, to znamená bez označenia štruktúry, ale iba počtu atómov v molekule. Organické látky na výpočet molárnej hmotnosti sú označené rovnakým spôsobom. Napríklad benzén (C6H6).
Ako sa vypočítava molárna hmotnosť? Vzorec zahŕňa typ a počet atómov v molekule. Podľa tabuľky D.I. Mendelejeva, skontrolujú sa molárne hmotnosti prvkov a každé číslo sa vynásobí počtom atómov vo vzorci.
Na základe molekulovej hmotnosti a typu atómov môžete vypočítať ich počet v molekule a zostaviť vzorec pre zlúčeninu.
Molová hmotnosť prvkov
Na vykonávanie reakcií, výpočtov v analytickej chémii a usporiadania koeficientov v rovniciach je často potrebná znalosť molekulovej hmotnosti prvkov. Ak molekula obsahuje jeden atóm, potom sa táto hodnota bude rovnať hodnote látky. Ak sú prvky dva alebo viac, molárna hmotnosť sa vynásobí ich počtom.
Hodnota molárnej hmotnosti pri výpočte koncentrácií
Tento parameter sa používa na prevod takmer všetkých spôsobov vyjadrenia koncentrácií látok. Napríklad často vznikajú situácie na určenie hmotnostného zlomku na základe množstva látky v roztoku. Posledný parameter je vyjadrený v jednotke mol/liter. Na určenie požadovanej hmotnosti sa množstvo látky vynásobí molárnou hmotnosťou. Prijatá hodnota sa zníži 10-krát.
Molárna hmotnosť sa používa na výpočet normality látky. Tento parameter sa používa v analytickej chémii na vykonávanie metód titričnej a gravimetrickej analýzy, ak je potrebné vykonať reakciu presne.
Meranie molárnej hmotnosti
Prvou historickou skúsenosťou bolo meranie hustoty plynov vo vzťahu k vodíku. Uskutočnili sa ďalšie štúdie koligatívnych vlastností. Medzi ne patrí napríklad osmotický tlak, určenie rozdielu varu alebo tuhnutia medzi roztokom a čistým rozpúšťadlom. Tieto parametre priamo korelujú s počtom častíc látky v systéme.
Niekedy sa meranie molárnej hmotnosti vykonáva na látke neznámeho zloženia. Predtým sa používala metóda ako izotermická destilácia. Jeho podstata spočíva v umiestnení roztoku látky do komory nasýtenej parami rozpúšťadla. Za týchto podmienok dochádza ku kondenzácii pár a teplota zmesi stúpa, dosahuje rovnováhu a začína klesať. Uvoľnené výparné teplo sa vypočíta zo zmeny indexu zahrievania a ochladzovania roztoku.
Hlavnou modernou metódou merania molárnej hmotnosti je hmotnostná spektrometria. Toto je hlavný spôsob identifikácie zmesí látok. Pomocou moderných prístrojov k tomuto procesu dochádza automaticky, len na začiatku je potrebné zvoliť podmienky na separáciu zlúčenín vo vzorke. Metóda hmotnostnej spektrometrie je založená na ionizácii látky. V dôsledku toho sa vytvárajú rôzne nabité fragmenty zlúčeniny. Hmotnostné spektrum udáva pomer hmotnosti k náboju iónov.
Stanovenie molárnej hmotnosti plynov
Molárna hmotnosť akéhokoľvek plynu alebo pár sa jednoducho meria. Stačí použiť ovládanie. Rovnaký objem plynnej látky je rovnaký ako množstvo inej plynnej látky pri rovnakej teplote. Známym spôsobom merania objemu pary je určenie množstva vytlačeného vzduchu. Tento proces sa vykonáva pomocou bočného vývodu vedúceho k meraciemu zariadeniu.
Praktické využitie molárnej hmotnosti
Pojem molárna hmotnosť v chémii sa teda používa všade. Pre popis procesu, tvorbu polymérnych komplexov a ďalšie reakcie je potrebné vypočítať tento parameter. Dôležitým bodom je stanovenie koncentrácie účinnej látky vo farmaceutickej látke. Napríklad pomocou bunkovej kultúry sa skúmajú fyziologické vlastnosti novej zlúčeniny. Okrem toho je molárna hmotnosť dôležitá v biochemickom výskume. Napríklad pri štúdiu účasti prvku na metabolických procesoch. Teraz je známa štruktúra mnohých enzýmov, takže je možné vypočítať ich molekulovú hmotnosť, ktorá sa meria hlavne v kilodaltonoch (kDa). Dnes sú známe molekulové hmotnosti takmer všetkých zložiek ľudskej krvi, najmä hemoglobínu. Molekulová a molárna hmotnosť látky sú v určitých prípadoch synonymá. Ich rozdiely spočívajú v tom, že posledný parameter je priemer pre všetky izotopy atómu.
Akékoľvek mikrobiologické experimenty s presným stanovením účinku látky na enzýmový systém sa vykonávajú pomocou molárnych koncentrácií. Napríklad v biokatalýze a iných oblastiach, kde je potrebné študovať enzymatickú aktivitu, sa používajú pojmy ako induktory a inhibítory. Na reguláciu aktivity enzýmu na biochemickej úrovni je potrebné študovať pomocou presnej molárnej hmotnosti. Tento parameter pevne vstúpil do oblasti takých prírodných a technických vied, ako je fyzika, chémia, biochémia, biotechnológia. Takto charakterizované procesy sa stávajú zrozumiteľnejšími z pohľadu mechanizmov, určovania ich parametrov. Prechod od fundamentálnej vedy k aplikovanej vede nie je úplný bez ukazovateľa molárnej hmotnosti, od fyziologických roztokov, pufrovacích systémov a končiac stanovením dávok farmaceutických látok pre telo.
V chémii sa nepoužívajú hodnoty absolútnej hmotnosti molekúl, ale hodnota relatívnej molekulovej hmotnosti. Ukazuje, koľkokrát je hmotnosť molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka. Táto hodnota je označená M r .
Relatívna molekulová hmotnosť sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností jej jednotlivých atómov. Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť vody.
Viete, že molekula vody obsahuje dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. Potom sa jeho relatívna molekulová hmotnosť bude rovnať súčtu súčinov relatívnej atómovej hmotnosti každého chemického prvku a počtu jeho atómov v molekule vody:
Keď poznáme relatívne molekulové hmotnosti plynných látok, je možné porovnať ich hustoty, t.j. vypočítať relatívnu hustotu jedného plynu od druhého - D (A / B). Relatívna hustota plynu A pre plyn B sa rovná pomeru ich relatívnych molekulových hmotností:
Vypočítajte relatívnu hustotu oxidu uhličitého pre vodík:
Teraz vypočítame relatívnu hustotu oxidu uhličitého pre vodík:
D(kog./vodík.) = Mr (ko.g.): Mr (vodík) = 44:2 = 22.
Oxid uhličitý je teda 22-krát ťažší ako vodík.
Ako viete, Avogadrov zákon sa vzťahuje len na plynné látky. Chemici však musia mať predstavu o počte molekúl a podieloch kvapalných alebo pevných látok. Preto na porovnanie počtu molekúl v látkach zaviedli chemici hodnotu - molárna hmota .
Molárna hmotnosť je označená M, je číselne rovná relatívnej molekulovej hmotnosti.
Pomer hmotnosti látky k jej molárnej hmotnosti sa nazýva množstvo hmoty .
Množstvo látky je označené n. Toto je kvantitatívna charakteristika časti látky spolu s hmotnosťou a objemom. Množstvo látky sa meria v móloch.
Slovo "krtek" pochádza zo slova "molekula". Počet molekúl v rovnakých množstvách látky je rovnaký.
Experimentálne sa zistilo, že 1 mol látky obsahuje častice (napríklad molekuly). Toto číslo sa nazýva Avogadrovo číslo. A ak k tomu pridáte mernú jednotku - 1 / mol, potom to bude fyzikálna veličina - Avogadroova konštanta, ktorá sa označuje N A.
Molárna hmotnosť sa meria v g/mol. Fyzikálny význam molárnej hmotnosti je, že táto hmotnosť je 1 mól látky.
Podľa Avogadrovho zákona 1 mol akéhokoľvek plynu zaberá rovnaký objem. Objem jedného mólu plynu sa nazýva molárny objem a označuje sa V n .
Za normálnych podmienok (čo je 0 ° C a normálny tlak - 1 atm. Alebo 760 mm Hg alebo 101,3 kPa) je molárny objem 22,4 l / mol.
Potom množstvo plynnej látky pri n.o. možno vypočítať ako pomer objemu plynu k molárnemu objemu.
ÚLOHA 1. Aké množstvo látky zodpovedá 180 g vody?
ÚLOHA 2. Vypočítajme objem pri n.o., ktorý bude zaberať oxid uhličitý v množstve 6 mol.
Bibliografia
- Zbierka úloh a cvičení z chémie: 8. ročník: k učebnici P.A. Orzhekovsky a ďalší. "Chémia, 8. ročník" / P.A. Oržekovskij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (s. 29-34)
- Ushakova O.V. Pracovný zošit z chémie: 8. ročník: k učebnici P.A. Oržekovskij a ďalší.„Chémia. Stupeň 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovskij; pod. vyd. Prednášal prof. P.A. Oržekovskij - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 27-32)
- Chémia: 8. ročník: učebnica. pre všeobecné inštitúcie / P.A. Oržekovskij, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§§ 12, 13)
- Chémia: inorg. chémia: učebnica. pre 8 buniek. všeobecná inštitúcia / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Vzdelávanie, JSC "Moskva učebnice", 2009. (§§ 10, 17)
- Encyklopédia pre deti. Zväzok 17. Chémia / Kapitola. upravil V.A. Volodin, vedúci. vedecký vyd. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.
- Jedna zbierka digitálnych vzdelávacích zdrojov ().
- Elektronická verzia časopisu "Chémia a život" ().
- Testy z chémie (online) ().
Domáca úloha
1.str. 69 č. 3; str.73 č. 1, 2, 4 z učebnice "Chémia: 8. ročník" (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).
2. №№ 65, 66, 71, 72 zo Zbierka úloh a cvičení z chémie: 8. ročník: k učebnici P.A. Orzhekovsky a ďalší. "Chémia, 8. ročník" / P.A. Oržekovskij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.
