Chemija · Pamoka

Medžiagos kiekis, molis ir Avogadro konstanta

Naudodami molį, susiekite nurodytos rūšies daleles su labai dideliu jų skaičiumi. Skaičiuodami molekules, atomus ir formulinius vienetus, nepereikite nuo vienų prie kitų to neįvardiję.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Apibrėžti molį nurodant, kokios dalelės skaičiuojamos.
Perskaičiuoti medžiagos kiekį n į dalelių skaičių N ir atvirkščiai.
Apskaičiuoti molekules sudarančių atomų medžiagos kiekius pagal molekulių medžiagos kiekį.

Dalelių skaičiaus ir laboratorinių dydžių sąsaja

Viena vandens molekulė yra per maža, kad ją būtų galima atskirai pasverti įprastomis laboratorinėmis svarstyklėmis. Cheminės medžiagos mėginyje gali būti milžiniškas molekulių skaičius. Medžiagos kiekis susieja šį dalelių skaičių su laboratoriniu mastu matuojamais dydžiais. Jo SI vienetas yra molis, žymimas mol. Visada nurodykite, kas skaičiuojama: vandens molekulės, natrio jonai, anglies atomai ar nurodytos sudėties formuliniai vienetai.

Viename molyje yra tiksliai 6.02214076 × 10²³ nurodytų elementariųjų dalelių. Šis skaičius yra fiksuota Avogadro konstantos Nₐ vertė, kai ji išreiškiama mol⁻¹. Dalelė gali būti atomas, molekulė, jonas, elektronas arba nurodyta dalelių grupė. Šis apibrėžimas nereiškia, kad kiekvienos medžiagos vieno molio masė ar tūris yra vienodi.

Atskirkite N nuo n

Dalelių skaičių žymėkite N, o medžiagos kiekį – n. Juos sieja lygtis N = nNₐ. Jei vandens molekulių medžiagos kiekis n = 0.500 mol, padauginę jį iš Avogadro konstantos gauname maždaug 3.01 × 10²³ molekulių. Skaičiavime laikant 0.5 tikslia pradine verte, gaunama 3.01107038 × 10²³; išmatuoto medžiagos kiekio glaudumas ir neapibrėžtis turi būti išlaikyti.

Atvirkštinis ryšys yra n = N/Nₐ. Svarbu patikrinti matavimo vienetus: dalelių skaičių padalijus iš konstantos, kurios vienetas yra mol⁻¹, gaunamas mol. Dalelių skaičius savaime nėra masė. Norint gauti masę gramais, dar reikia žinoti konkrečios medžiagos masę, tenkančią medžiagos kiekio vienetui. Šis dydis pristatomas molinės masės pamokoje.

Dalelių rūšis lemia, ką reiškia vienas molis

Viename molyje H₂O molekulių yra du moliai vandenilio atomų ir vienas molis deguonies atomų, įeinančių į šias molekules. Formulė nusako sudedamųjų dalių santykį. Bendras atomų medžiagos kiekis yra trys moliai, o molekulių medžiagos kiekis tebėra vienas molis. Šiais teiginiais skaičiuojamos skirtingos nurodytos dalelės toje pačioje medžiagoje.

Kalbant apie joninę kietąją medžiagą, pavyzdžiui, NaCl, reikėtų vartoti formulinius vienetus arba ją sudarančių jonų medžiagos kiekius, o ne atskiras NaCl molekules. Vienas molis NaCl formulinių vienetų pagal sudėtį atitinka vieną molį natrio jonų ir vieną molį chlorido jonų idealioje kietojoje medžiagoje. Tai sudėties apskaita, o ne teiginys, kad egzistuoja izoliuotos šių jonų poros.

Vienas mėginys, keli įvardytų dalelių skaičiai

Įvardytos dalelės	Medžiagos kiekis / mol	Santykis su vandens molekulių medžiagos kiekiu
H₂O molekulės	0.500	n
H atomai H₂O molekulėje	1.00	2n
O atomai H₂O molekulėje	0.500	n
Visi molekulę sudarantys atomai	1.50	3n

Medžiagos kiekiai, atitinkantys 0.500 mol H₂O molekulių. Vandenilio ir deguonies atomai sudaro šias molekules; šių atomų medžiagos kiekiai nepadidina vandens molekulių skaičiaus.

Tikslus apibrėžimas negarantuoja mėginio kiekio tikslumo

Dabartinis SI molio apibrėžimas tiksliai nustato Avogadro konstantos vertę. Senesniuose tekstuose molis gali būti pristatomas remiantis anglies-12 mase; tai istorinis kontekstas, o ne dabartinis apibrėžiamasis ryšys. Dabartinėje SI anglies-12 molinė masė nebėra tiksli apibrėžiamoji 12 g/mol konstanta, nors 12 g/mol tebėra puikus artinys pradiniam mokymuisi.

Tikrojo mėginio medžiagos kiekis vis tiek priklauso nuo matavimo, sudėties ir grynumo. Tiksli dalelių skaičiavimo konstanta negali pašalinti svarstyklių rodmens neapibrėžties ar nustatyti priemaišų. Tikslų vieneto apibrėžimą atskirkite nuo teiginio apie tai, kaip tiksliai žinomas konkretaus mėginio medžiagos kiekis.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pusė molio vandens molekulių

Skaičiavimo pavyzdyje, kai H₂O molekulių medžiagos kiekis n = 0.5 mol, raskite molekulių skaičių ir jas sudarančių atomų medžiagos kiekius.

N = nNₐ = 0.5 mol × 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹.
Molekulių skaičius yra 3.01107038 × 10²³.
Kiekvienoje vandens molekulėje yra du H atomai ir vienas O atomas, todėl vandenilio atomų medžiagos kiekis yra 1.0 mol, o deguonies atomų medžiagos kiekis – 0.5 mol.

Molekulių skaičius ir atomų medžiagos kiekiai apibūdina tą patį mėginį, bet nurodo skirtingas daleles. Galutinis išmatuoto mėginio rezultatų pateikimas priklauso nuo matavimo glaudumo.

Pabandykite patys

Ar viename molyje atomų yra tiek pat dalelių, kiek viename molyje molekulių?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Taip, kai kiekviena nurodyta dalelė skaičiuojama vieną kartą.
Dalelių rūšys skiriasi, bet molis nusako tą patį nurodytų dalelių skaičių.
Kiek molių deguonies atomų yra 2 mol CO₂ molekulių?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
4 mol O atomų.
Kiekvienoje molekulėje yra du deguonies atomai.
Mėginyje yra ketvirtadalis 6.02214076 × 10²³ nurodytų dalelių. Koks yra jo medžiagos kiekis?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.25 mol.
Padalykite N iš Nₐ.
Ar tiksli Avogadro konstantos vertė reiškia, kad išmatuoto mėginio masė ir grynumas taip pat yra tikslūs?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Apibrėžtis nustato dalelių skaičiavimo sąryšį, o ne mėginio ar jo matavimo kokybę.

Ką verta įsidėmėti

Nurodydami medžiagos kiekį, visada įvardykite daleles.
Molis per Nₐ nustato tikslų dalelių skaičių.
Naudokite N = nNₐ ir n = N/Nₐ.
Cheminės formulės santykiai susieja molekulių ar formulinių vienetų medžiagos kiekius su juos sudarančių dalelių medžiagos kiekiais.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.