Надо Знать

добавить знаний



Количество вещества



План:


Введение

Количество вещества - физическая величина, характеризующая количество специфических однотипных структурных единиц-элементов (частиц), из которых состоит вещество. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество ( атомы, молекулы, ионы, электроны, протоны, нейтроны или любые другие частицы).

В международной системе единиц СИ количество вещества наряду с массой (которая тоже фактически коррелирует с количеством частиц) относится к основным единиц определенного типа [2]. Таким образом, количество вещества в системе СИ не может быть выражена через другие базовые единицы. Единица количества вещества называется моль. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода-12.


1. Исторические сведения

Одинаковая масса - но разное количество вещества
Одинаковое количество вещества - но разная масса

Понятие "количество вещества" было введено в науку давно. Однако считалось, что количество вещества не являются особой самостоятельной величиной, принципиально отличной от массы. Хотя после предположения Авогадро ( 1813 г.) о том, что равные объемы различных газов при одинаковом давлении содержат одно и то же число молекул, количество вещества и трактовалась как число молекул, но будучи пропорциональной массе, она тождественна ей. Представление о тождество количества вещества и массы во многом опиралось на убеждение, что все молекулы (атомы) данного вещества во всех отношениях тождественны, что их масса постоянна и, следовательно, масса тела или системы пропорциональна числу молекул, содержащихся в них. Собственно, и о числе молекул можно было судить только по массе тела, поскольку не существовало прямых способов определения числа молекул. Открытия в области физики в первой половине двадцатого столетия поколебали уверенность в тождестве массы и количества вещества.

Единица количества вещества - моль также была известна еще в XIX в. Но до недавнего времени моль рассматривался как индивидуальная единица массы. Индивидуальная в том смысле, что размер этой единицы для каждого вещества был особенный. Слово "моль" происходит от латинского слова "moles" и означает количество, массу или счетную множество. Из этих трех понятий последняя - счетная множество точно выражает современное понимание моля. В определении моля не указывается точное число структур элементов, содержащихся в нем. Принято считать его равным числовому значению постоянной Авогадро N A.


2. Основные соотношения

Отношение числа молекул N вещества к количеству вещества n называется постоянной Авогадро N A:

N_A = \ frac {N} {n}

Стала Авогадро равно [3] N A = 6.02214129 ? 10 23 ? 0.00000027 ? 23 октября моль -1, она показывает, сколько атомов или молекул содержится в одном моле вещества.

Количество вещества n можно найти как отношение числа N атомов или молекул вещества к постоянной Авогадро N A:

n = \ frac {N} {N_A}

Применяя единицу количества вещества моль, следует всегда определять, о каких именно структурные элементы системы идет.

Рекомендуется такие кратные и дольные единицы моля: кмоль, ммоль, мкмоль.

На основе моля образовано большое количество удельных (молярных) величин, в частности - молярная масса и молярный объем.

Между количеством вещества n X, массой m X порции химически чистого вещества X и ее молярной массой M X зависимость:

n_ {\ mathrm {X}} = {m_ {\ mathrm {X}} \ over M_ {\ mathrm {X}}}

До применения рекомендуется частную единицу молярной массы г / моль (в СИ кг / моль).

Молярный объем равен отношению объема однородной системы V к количеству вещества n этой системы:

V_m = \ frac {V} {n}

До применения рекомендуется такие частные единицы молярного объема: дм 3 / моль, см 3 / моль, допущено - внесистемная единица литр на моль (l / mol, L / mol; л / моль): 1 л / моль = 10 -3 м 3 / моль.

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях Т = 273,15 К; p = 101325 Па равна 0,02241410 м 3 / моль. Эту постоянную часто применяют в расчетах.


3. Использование

Эта физическая величина используется для измерения макроскопических количеств веществ в тех случаях, когда для численного описания процессов, изучаемых необходимо принимать во внимание микроскопическое строение вещества, например, в химии, при изучении процессов электролиза и т.п..

При описании химических реакций, количество вещества является удобной величиной, чем масса, поскольку взаимодействуют молекулы, которые могут иметь массу, сильно различается. В то же время, использовать в расчетах непосредственно количество молекул неудобно, поскольку это число очень велико.

Например для сжигания водорода :

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

требуется в два раза большее количество вещества водорода, по сравнению с кислородом. При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (поскольку атомная масса водорода примерно в 16 раз меньше атомной массы кислорода). Таким образом, использование количества вещества облегчает интерпретацию уравнений реакций (соотношение между количествами реагирующих веществ равно отношению коэффициентов в уравнении).


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам