g9k-1.1· Глава 1: Количество вещества и вычисления· ~13 мин

Относительная атомная и молекулярная масса. Понятие моля

Основы Ar, Mr и количества вещества.

Поскольку массы атомов и молекул в химии очень малы, измерить их напрямую в граммах невозможно. Чтобы преодолеть эту трудность, было введено понятие относительной атомной массы (Ar): Ar — это отношение массы атома к 1/12 массы атома ¹²C, оно безразмерно и не имеет единицы измерения. Относительная молекулярная масса Mr равна сумме относительных атомных масс всех атомов в молекуле; индексы обязательно учитываются.

📌Пример

Например, для H₂SO₄ Mr = 2·1 + 32 + 4·16 = 98. Моль же является единицей счёта в химии: 1 моль вещества содержит 6,02·10²³ (число Авогадро, Nᴀ) частиц — атомов, молекул или ионов. Количество вещества n вычисляется по формуле n = N/Nᴀ, его единица измерения — моль. Связь между массой вещества m, молярной массой M (г/моль, численно равной Mr) и количеством вещества n: n = m/M. Например, если взять 44 г CO₂, поскольку M(CO₂) = 44 г/моль, то n = 44/44 = 1 моль, то есть присутствует 6,02·10²³ молекул CO₂.

Графики

Понятие моля: 1 моль любого вещества содержит 6,02·10²³ частиц (число Авогадро Nₐ)
Понятие моля: 1 моль любого вещества содержит 6,02·10²³ частиц (число Авогадро Nₐ)

Ключевые термины

Относительная атомная масса (ArA_r) — Отношение массы атома к 1/121/12 массы атома 12C^{12}\text{C}; безразмерна, не имеет единицы измерения.
Относительная молекулярная масса (MrM_r) — Сумма значений ArA_r всех атомов в молекуле, умноженных на индексы; безразмерна.
Моль — Счётная единица количества вещества в химии; 11 моль любого вещества содержит NA=6,02⋅1023N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23} частиц (атомов, молекул или ионов).
Число Авогадро (NAN_A) — Число частиц в 11 моле вещества: NA=6,02⋅1023N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23} моль⁻¹.
Молярная масса (MM) — Масса 11 моля вещества в граммах; единица измерения — г/моль\text{г/моль}, численно равна MrM_r.
Количество вещества (nn) — Величина, выражающая число частиц в молях. Вычисляется по формулам n=N/NAn = N/N_A или n=m/Mn = m/M; единица измерения — моль.
Основные различия между ArA_r, MrM_r и MM
ВеличинаОпределениеЕдиницаПример
ArA_r — относительная атомная массаОтношение массы атома к 1/121/12 массы 12C^{12}\text{C}без единицы (безразмерна)Ar(O)=16A_r(\text{O}) = 16
MrM_r — относительная молекулярная массаСумма значений ArA_r атомов в молекуле (с учётом индексов)без единицы (безразмерна)Mr(H2SO4)=98M_r(\text{H}_2\text{SO}_4) = 98
MM — молярная массаМасса 11 моля вещества в граммах, численно равна MrM_rг/моль\text{г/моль}M(H2SO4)=98 г/мольM(\text{H}_2\text{SO}_4) = 98\ \text{г/моль}

Таблица: Относительные массы и молярная масса — сравнение по определению, единице и примеру.

✎Нахождение количества вещества и числа молекул в 44 г44\ \text{г} CO2\text{CO}_2
  1. 11. Найди молярную массу: Mr(CO2)=Ar(C)+2⋅Ar(O)=12+2⋅16=44M_r(\text{CO}_2) = A_r(\text{C}) + 2 \cdot A_r(\text{O}) = 12 + 2 \cdot 16 = 44. Следовательно, M(CO2)=44 г/мольM(\text{CO}_2) = 44\ \text{г/моль}.
  2. 22. Вычисли количество вещества: n=mM=44 г44 г/моль=1 мольn = \frac{m}{M} = \frac{44\ \text{г}}{44\ \text{г/моль}} = 1\ \text{моль}.
  3. 33. Найди число молекул: N=n⋅NA=1⋅6,02⋅1023=6,02⋅1023N = n \cdot N_A = 1 \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} = 6{,}02 \cdot 10^{23} молекул.
  4. 44. Ответ: 44 г44\ \text{г} CO2\text{CO}_2 — это 11 моль вещества, содержащий 6,02⋅10236{,}02 \cdot 10^{23} молекул CO2\text{CO}_2.
🚫Частая ошибка

MrM_r (безразмерная) и MM (г/моль\text{г/моль}) имеют одинаковое числовое значение, но это разные понятия. MrM_r — относительная масса, не имеет единицы измерения; MM — молярная масса, единица измерения — г/моль\text{г/моль}. Их путаница приводит к ошибкам в расчётах.

💡Заметка

Чтобы запомнить число NA=6,02⋅1023N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23}: это примерно 602602 секстиллиона. Формулу n=m/Mn = m/M запоминайте с помощью треугольной схемы: mm сверху, nn и MM снизу — m=n⋅Mm = n \cdot M, n=m/Mn = m/M, M=m/nM = m/n.

Правила

  1. 1Относительная атомная масса Ar безразмерна: это отношение массы атома к 1/12 массы ¹²C.
  2. 2Относительная молекулярная масса Mr = сумма Ar атомов в молекуле (умноженных на индексы).
  3. 31 моль любого вещества содержит Nᴀ = 6,02·10²³ частиц.
  4. 4Количество вещества: n = N/Nᴀ (по числу частиц) или n = m/M (по массе и молярной массе).
  5. 5Молярная масса M (г/моль) численно равна Mr, но их единицы измерения различны.

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс