Моль / литр к моль на кубический метр

Химические явления в быту: примеры с которыми мы постоянно сталкиваемся

Существует много примеров химии в повседневной жизни, которые подтверждают насколько она распространена и важна.

• Пищеварение зависит от химических реакций между едой, кислотами и ферментами для расщепления молекул питательных веществ, которые организм может усвоить и использовать.
• Мыло и моющие средства действуют как эмульгаторы для грязи, чтобы их можно было смыть с одежды, посуды и нашего тела.
• Наркотики действуют благодаря химии. Химические соединения могут поместиться в места связывания природных химических веществ в нашем организме (например, блокировать рецепторы боли) или могут атаковать химические вещества, содержащиеся в патогенных микроорганизмах, но не в клетках человека (например, антибиотики). 
• Кулинария – это химическая деятельность, которая изменяет пищу, чтобы она стала более вкусной, убивает опасные микроорганизмы и делает ее более усваиваемой. Жар при приготовлении может денатурировать белки, способствовать химическим реакциям между ингредиентами, кармелизировать сахар и т.д. 

Химия – это важная часть вашей повседневной жизни. Вы найдете химические явления в быту в продуктах, воздухе, химических веществах для чистки, своих эмоциях и буквально в каждом предмете, который вы можете увидеть или к которому прикоснуться.    

Химические явления в быту: примеры

Вот, примеры повседневной химии. Некоторые из них могут показаться очевидными, но остальние могут вас удивить.  

Моль

Понятие «моль» попытаемся разобрать и, самое главное, понять на примере всем знакомой реакции взаимодействия кислорода и водорода. Когда одна молекула O₂ соединяется с двумя молекулами H₂, получается две молекулы H₂O:

То есть, чтобы максимально полно провести химическую реакцию, мы должны взять на каждую молекулу кислорода две молекулы водорода. Итак, у нас есть 100 г кислорода. Сколько понадобится водорода для протекания процесса? И тут возникает первый вопрос: сколько молекул в 100 г кислорода? Наверное, миллиарды или даже миллиарды миллиардов? И сколько их в 100 г водорода? Уж точно в не в 2 раза меньше. Как вообще подсчитать молекулы, ведь они бывают совершенно разными, «тяжелыми» и «легкими». Этими вопросами задавались и люди, закладывавшие основу современной химической науки.

Был найден простой выход, который помогает легко и изящно решить проблему. Химики решили взять за единицу измерения не одну молекулу, а определенное их количество, причем очень большое. Таким образом эта единица измерения приводит микроуровень к макроуровню. Она называется «моль».

Моль — это количество вещества из 6,02214076⋅10 23 атомов или молекул. Оно не имеет физического смысла и изначально было привязано к массе определенного количества (12 граммов) углерода-12, но позже переопределено, как и многие другие единицы системы СИ. В школьных расчетах количество структурных единиц в моле, которое также называется постоянной Авогадро, обычно округляют до 6,022⋅10 23 и обозначают N_A.

С этой величиной связано другое химическое понятие — «количество вещества», то есть количество структурных единиц в определенной его порции. Оно обозначается буквой ν (ню).

Примеры

В стакане содержится 2 моль воды. Сколько молекул воды находится в стакане?

N = ν⋅ N_A =2 ⋅ 6,022⋅10 23 = 12,044⋅10 23 молекул воды.

Также можно решить обратную задачу. Сколько молей вещества составляют 24,088⋅10 23 молекул воды?

ν⋅ = N / N_A = 24,088⋅10 23 / 6,022⋅10 23 = 4 моля.

Моль и молярная масса: простое объяснение с примерами

Молярная масса

Итак, мы поняли, что моль — условное количество вещества, выбранное для удобства химиков. Это даже не миллиарды миллиардов, как мы предположили ранее, а миллиарды триллионов, что никак не облегчает задачу подсчета этих структурных единиц. Как же все-таки узнать, сколько атомов или молекул в 100 граммах того или иного вещества? Теперь хорошо бы связать количество вещества и его массу, ведь это не одно и то же. Нам поможет «молярная масса» — то есть масса 1 моль вещества или масса 6,022⋅10 23 структурных единиц этого вещества.

Итак, молярная масса равна массе порции вещества m к количеству молекул ν в его порции:

Вооружившись этим знанием, мы можем переводить граммы в число молекул и наоборот. При этом следует учесть, что молярная масса численно идентична молекулярной массе (то есть массе молекулы), выраженной в атомных единицах массы, и относительной молекулярной массе.

Пример

Найдем массу 5 моль воды.

Чтобы решить эту задачу, обратимся к формуле молярной массы и выразим из нее массу:

В этой формуле мы знаем количество вещества ν = 5 моль, а молярную массу сложной молекулы нужно определить, как сумму молярных масс составляющих ее химических элементов:

Моль и молярная масса: простое объяснение с примерами

Где взять молярные массы кислорода и водорода (в соединение входит два атома водорода, поэтому его молярную массу умножаем на 2)?

Для этого нам понадобится таблица Менделеева и значение «относительной атомной массы», которая, как мы уже знаем, идентична молекулярной. Это значение приведено для каждого химического элемента и для водорода равно 1,00797 (то есть близко к 1), для углерода — близко к 6, для кислорода — около 16. Подставим соответствующие значения в исходную формулу и получим:

M (H₂O) = 2 ⋅M (H) + M (O) = 2 ⋅ 1 + 16 = 18 г/моль.

То есть масса 1 моль воды составляет 18 граммов. Теперь можем подсчитать массу 5 моль воды:

m = М ⋅ ν = 18 ⋅ 5 = 90 г.

Аналогичным образом мы можем подсчитать количество вещества, которое содержится в определенном образце заданной массы. Для примера возьмем оксид алюминия Al₂O₃ и узнаем, сколько моль в 400 граммах этого вещества. Для этого выразим количество вещества через молярную массу и подставим исходные данные:

ν = m / М = 400 / (2 ⋅ М (Al) + 3 ⋅ (O)) = 400 / (2 ⋅ 75 + 3 ⋅ 16) = 400 / (150 + 48) = 400 / 198 ≈ 2,02 моль.

Что делают физикохимики

Физикохимик сосредоточен на понимании свойств атомов и молекул: как химические реакции работают и эти свойства раскрываются. Работа включает в себя анализ материалов, разработку методов тестирования и характеризует свойства материалов, разработку теории об этих свойствах и открывают для себя возможности использования материалов. Использование сложных приборов и оборудования всегда было важным аспектом этих знаний. Большинство лабораторий имеют аналитические инструменты, которые могут включать в себя лазеры, масс-спектрометры, приборы ядерного магнитного резонанса и электронные микроскопы.

Открытия физикохимиков основаны на понимании химических свойств и описания их поведения с помощью теории науки о законах природы и математических вычислений. Ученые в этой специальности рассматривают свойства и прогнозируют реакции химических веществ, а затем проверяют и уточняют процессы. При этом используется математический анализ и статистические данные об огромных массивах данных, иногда с миллионами точек данных, чтобы выявить скрытую информацию о соединениях, материалах и процессах.

Чтобы выявить свойства материалов ученые могут также проводить моделирование, разработку математических уравнений, которые предсказывают, как соединения будут реагировать с течением времени.

Объединив математическую жесткость физической химии с практичностью новых материалов и новых приложений, область этой науки расширяет и новые интересные способы.

Рождение физической химии было чревато противоречиями и спорами. Современная физическая химия имеет тенденцию к доминированию тем в атомной и молекулярной структуре, квантовой химии и спектроскопии.

Формула для расчета молярной массы

Молярная масса — это масса одной молярной величины вещества. Она обозначается символом M и выражается в граммах на моль (г/моль). Для расчета молярной массы необходимо знать атомную массу элементов, входящих в состав вещества. Существует формула, которая позволяет произвести расчет — M = m/n, где M — молярная масса, m — масса вещества в граммах, n — количество молей вещества.

Для применения этой формулы существует таблица химических элементов Менделеева, которая содержит информацию об атомных массах элементов. Например, чтобы найти молярную массу воды (H2O), необходимо сложить массу двух атомов водорода и массу одного атома кислорода: M(H2O) = 2M(H) + M(O) = 2·1,008 + 15,999 = 18,015 г/моль. Таким образом, молярная масса воды составляет 18,015 г/моль.

Еще один важный момент при расчете молярной массы — это учет степени окисления элементов в веществе. Для этого можно использовать таблицу степеней окисления элементов и правила их определения.

Таблица молярных масс химических веществ может быть очень полезна для решения задач по химии и является неотъемлемой частью учебного процесса в школе и вузе.

Способы выражения концентрации

Концентрация раствора может быть обозначена тремя основными способами, даже если они имеют большое разнообразие терминов и единиц в себе, которые могут использоваться для выражения меры этой величины: качественное описание, количественное обозначение и классификация в терминах растворимости.

В зависимости от языка и контекста, в котором вы работаете, вы можете выбрать один из трех способов выражения концентрации смеси..

Качественное описание

Используемое в основном на неформальном и нетехническом языке, качественное описание концентрации смеси выражается в форме прилагательных, которые в обобщенном виде указывают уровень концентрации, который имеет раствор..

Таким образом, минимальный уровень концентрации согласно качественному описанию соответствует уровню «разбавленного» раствора, а максимальный — «концентрированному»..

Мы говорим о разбавленных растворах, когда раствор имеет очень низкую долю растворенного вещества в зависимости от общего объема раствора. Если вы хотите разбавить раствор, вы должны добавить большее количество растворителя или искать способы уменьшить количество растворенного вещества..

Теперь мы говорим о концентрированных растворах, когда они имеют высокую долю растворенного вещества в зависимости от общего объема раствора. Чтобы сконцентрировать раствор, добавить больше растворенного вещества или уменьшить количество растворителя..

В этом смысле качественное описание называется этой классификацией не только потому, что в нем отсутствуют математические измерения, но и из-за его эмпирического качества (его можно отнести к визуальным особенностям, запахам и вкусам без необходимости научных доказательств)..

Классификация по растворимости

Растворимость концентрации обозначает максимальную емкость растворенного вещества, в котором находится раствор, в зависимости от таких условий, как температура, давление и вещества, которые растворены или суспендированы..

Растворы можно разделить на три типа в зависимости от уровня растворенного во время измерения растворенного вещества: ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы..

— Ненасыщенными растворами являются те, которые содержат меньшее количество растворенного вещества, из которого раствор может раствориться. В этом случае раствор не достиг своей максимальной концентрации.

— Насыщенные растворы — это те, в которых максимальное количество растворенного вещества растворено в растворителе при определенной температуре. В этом случае существует баланс между обоими веществами, и раствор не может принять больше растворенного вещества (так как это может привести к выпадению осадка).

— Пересыщенные растворы имеют больше растворенного вещества, чем раствор принял бы в условиях равновесия. Это достигается путем нагревания насыщенного раствора, добавляя больше растворенного вещества, чем обычно. После охлаждения он не осаждает раствор автоматически, но любое нарушение может вызвать этот эффект из-за его нестабильности..

Количественная запись

В момент изучения раствора, который будет использоваться в технической или научной области, требуется точность, измеренная и выраженная в единицах, которые описывают концентрацию в соответствии с ее точными значениями массы и / или объема..

Вот почему существует ряд единиц, используемых для выражения концентрации раствора в его количественных обозначениях, которые делятся на физические и химические и которые, в свою очередь, имеют свои собственные подразделения.

Единицами физической концентрации являются единицы «относительной концентрации», выраженные в процентах. Существует три способа выражения процентных концентраций: массовые проценты, проценты по объему и проценты по объему.

Напротив, единицы химических концентраций основаны на молярных количествах, эквивалентах на грамм, частях на миллион и других характеристиках растворенного вещества по отношению к раствору..

Эти устройства являются наиболее распространенными из-за их высокой точности при измерении концентраций, и именно поэтому они обычно являются теми, которые вы хотите знать, чтобы работать с химическими растворами.

Расчеты по химическим уравнениям

Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. В реальных химических процессах из-за неполного протекания реакций и потерь масса продуктов обычно меньше теоретически рассчитаной. Выходом реакции (h)называют отношение реальной массы продукта (m_p) к теоретически возможной (m_т), выраженное в долях единицы или в процентах.

h= (m_pm_т) • 100%

Если в условиях задач выход  продуктов реакции не указан, его в расчетах принимают за 100% (количественный выход).

Пример 1

Сколько г меди образуется при восстановлении 8 г оксида водородом, если выход реакции составил 82% от теоретического?

Решение

CuO + H₂Cu + H₂O

Рассчитаем теоретический выход меди по уравнению реакции: 80 г (1 моль) CuOпри восстановлении может образовать 64 г (1 моль) Cu; 8 г CuOпри восстановлении может образовать Х г Cu

Определим, сколько граммов меди образуется при 82% выходе продукта:

6,4 г –– 100% выход (теоретический)

Х г –– 82%

X = (8 • 82) / 100 = 5,25 г

Пример 2

Определите выход реакции получения вольфрама методом алюминотермии, если из 33,14 г концентрата руды, содержащей WO₃и невосстанавливающиеся примеси (массовая доля примесей 0,3) было получено 12,72 г металла?

Решение

Определим массу (г) WO₃в 33,14 г концентрата руды

w(WO₃)= 1,0 — 0,3 = 0,7

m(WO₃) = w(WO₃) • m_руды = 0,7 • 33,14 = 23,2 г

Определим теоретический выход вольфрама в результате восстановления 23,2 г WO₃порошком алюминия.

WO₃ + 2Al Al₂O₃ + W

При восстановлении 232 г (1 г-моль) WO₃образуется 187 г (1 г-моль) W, а из 23,2 г WO₃ –– Х г W

X = (23,2 • 187) / 232 = 18,7 г  W

Рассчитаем практический выход вольфрама

18,7 г  W –– 100%

12,72 г  W –– Y%

Y = (12,72 • 100) / 18,7 = 68%

Пример 3.

Сколько граммов осадка сульфата бария образуется при слиянии растворов, содержащих  20,8 г  хлорида бария и 8,0 г сульфата натрия?

Решение.

BaCl₂ + Na₂SO₄BaSO₄¯+ 2NaCl

Расчет количества продукта реакции ведут по исходному веществу, взятому в недостатке.

Предварительно определяют, какое из двух исходных веществ находится в недостатке.

Обозначим количество г Na₂SO₄––X.

208 г (1моль) BaCl₂реагирует с 132 г (1 моль) Na₂SO₄; 20,8 г –– с Х г

X = (20,8  • 132) / 208 = 13,2 г Na₂SO₄

Мы установили, что на реакцию с 20,8 г BaCl₂затратится 13,2 г Na₂SO₄, а дано 18,0 г Таким образом, сульфат натрия взят в реакцию в избытке и дальнейшие вычисления следует вести по BaCl₂, взятому в недостатке.

Определяем количество граммов выпавшего осадка BaSO₄. 208 г (1 моль) BaCl₂образует 233 г (1 моль) BaSO₄; 20,8 г –– Yг

Y = (233 • 20,8) / 208 = 23,3 г

Как перевести калории/моль в кДж/моль?

Калории/моль — это единица измерения энергии в химии. КДж/моль — это единица измерения энергии в системе СИ. Существует простой способ перевода энергии из калорий/моль в кДж/моль:

1. Переведите калории в джоули.
2. Разделите полученное значение на количество молей вещества.

Приведем пример:

Пусть у нас имеется 100 калорий/моль. Чтобы перевести это значение в кДж/моль:

1. Переводим калории в джоули: 1 калория = 4.184 джоуля, значит 100 калорий = 418.4 джоуля.
2. Делим полученный результат на количество молей вещества (обычно оно указано в условии задачи). Например, если у нас 1 моль вещества, то 418.4 джоуля / 1 моль = 418.4 кДж/моль.

Таким образом, мы получили значение в кДж/моль.

ГЛАВА 8. Химическая связь.

§49. Химическая связь и энергия.

1. Почему число известных молекул во много раз превышает число химических элементов?

Ответ:

Химические элементы могут образовывать множество простых и сложных веществ, поэтому число известных молекул во много раз превышает число химических элементов.

2. Какая элементарная частица участвует в образовании химической связи?

Ответ:

 Электрон – элементарная частица, которая участвует в образовании химической связи.

3. Какие силы действуют в молекуле водорода?

Ответ:

 В молекуле водорода действуют кулоновские силы притяжения и отталкивания.

4. Что такое химическая связь и почему она образуется?

Ответ:

Химическая связь — это взаимодействие атомов, осуществляемое путём обмена электронами или их перехода от одного атома к другому.

Химическая связь образуется, потому что атомы элементов (исключая благородные газы) стремятся изменить свою электронную оболочку до конфигурации ближайшего благородного газа, отдавая или присоединяя электроны.

5. Почему одни атомы взаимодействуют друг с другом, а другие нет?

Ответ:

Если атомы при образовании химической связи могут изменить электронную оболочку до конфигурации ближайшего благородного газа, отдавая или присоединяя электроны, то они взаимодействуют друг с другом, в противном случае не взаимодействуют друг с другом.

6.  Сколько электронов не хватает до октета атомам азота, хлора, серы, углерода?

Ответ:

Азот находится в V группе главной подгруппе, поэтому ему не хватает 3ē.

Хлор находится в VII группе главной подгруппе, поэтому ему не хватает 1ē.

Сера находится в VI группе главной подгруппе, поэтому ей не хватает 2ē.

ГЛАВА 2. Кислород. Оксиды. Валентность.

§14. Кислород.

1. Какова распространённость кислорода на Земле? В составе каких веществ содержится кислород в земной коре и в воздухе?

Ответ:

Кислород – самый распространённый химический элемент на Земле. На долю атомов кислорода приходится около половины (47%) массы земной коры, а также около 90% массы Мирового океана. В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе.

Атомы кислорода входят в состав большинства минералов и горных пород, образующих земную кору и мантию. Примерами таких минералов служат гематит (красный железняк), магнетит (магнитный железняк), кварц, гипс, полевой шпат.

В атмосфере Земли кислород находится в виде простого вещества O₂.

2. Во сколько раз атом кислорода тяжелее атома водорода?

Ответ:

`(A_r(O))/(A_r(H)) = 8/1 = 8`

Атом кислорода в 8 раз тяжелее атома водорода.

3. Кислород входит в состав гематита (красного железняка) Fe₂O₃, кварца SiO₂, пиролюзита MnO₂. Определите массовые доли кислорода в этих минералах. Какой из них наиболее богат кислородом?

Ответ:

 Дано:

`Fe_2O_3`

`SiO_2`

`MnO_2`

`ω_(Fe_2O_3)(O) = ?`

`ω_(SiO_2)(O) = ?`

`ω_(MnO_2)(O) = ?`

Решение

`M_r(Fe_2O_3) = 2*A_r(Fe) + 3*A_r(O) = 2*56 + 3*16 = 160`

`ω_(Fe_2O_3)(O) = (100*z*A_r(O))/(M_r(Fe_2O_3)) = (100*3*16)/160 = 30%`

`M_r(SiO_2) = A_r(Si) + 2*A_r(O) = 28 + 2*16 = 60`

`ω_(SiO_2)(O) = (100*z*A_r(O))/(M_r(SiO_2)) = (100*2*16)/60 = 53.3%`

`M_r(MnO_2) = A_r(Mn) + 2*A_r(O) = 55 + 2*16 = 87`

`ω_(MnO_2)(O) = (100*z*A_r(O))/(M_r(MnO_2)) = (100*2*16)/87 = 36.8%`

Ответ: `ω_(Fe_2O_3)(O) = 30%`, `ω_(SiO_2)(O) = 53.3%`, `ω_(MnO_2)(O) = 36.8%`, наиболее богат кислородом – кварц.

4. Учащийся 8 класса весит 50 кг. Рассчитайте массу и число всех атомов кислорода в его организме, если известно, что массовая доля кислорода равна 61%, масса одного атома кислорода составляет 2,66∙10-26 кг.

Ответ:

 Дано:

`m(«ученика») = 50″ кг»`

`ω(O) = 61%`

`m_a(O) = 2.66*10^(-26)» кг»`

`m(O) = ?`

`N(O) = ?`

Решение

`m(O) = (ω(O)*m(«ученика»))/100 = (61*50)/100 = 30.5″ кг»`

`N(O) = (m(O))/(m_a(O)) = (30.5)/(2.66*10^(-26)) = 1.15*10^27″ атомов»`

Ответ: `m(O) = 30.5″ кг»`, `N(O) = 1.15*10^27″ атомов»`.

5. Является ли химической реакцией превращение жидкого кислорода в газообразный? Ответ поясните.

Ответ:

 Превращение жидкого кислорода в газообразный является физическим процессом, т. к. в результате изменения его агрегатного состояния не происходит образование новых веществ.

6.  Зачем работники рыбных хозяйств делают зимой проруби во льду рек и озёр?

Ответ:

 Работники рыбных хозяйств делают зимой проруби во льду водоёмов для насыщения их кислородом, который необходим для дыхания водных животных (рыб, раков и др.).

7.  Определите относительную молекулярную массу газов кислорода и озона.

Ответ:

M_r(O₂) = 2∙A_r(O) = 2∙16 = 32

M_r(O₃) = 3∙A_r(O) = 3∙16 = 48

8. Где больше атомов кислорода – в 100 г кислорода или в 100 г озона?

Ответ:

 При одинаковой массе число атомов кислорода будет одинаковым, так как A_r(O) не зависит от массы образца.

9. При очень высоком давлении (больше 100 тысяч атмосфер) газообразный кислород превращается в ярко-красное твёрдое вещество. Исследования показали, что это вещество состоит из молекул, которые в 64 раза тяжелее молекул водорода. Установите формулу красного кислорода.

Ответ:

 Дано:

`(M_r(O_x))/(M_r(H_2)) = 64`

`O_x — ?`

Решение

`M_r(O_x) = 64*M_r(H_2) = 64*2 = 128`

`x = (M_r(O_x))/(A_r(O)) = 128/16 = 8`

Формула красного кислорода `O_8`.

Ответ: `O_8`.

Научные исследования в области химии как основа для развития новых технологий

Химия является одной из важнейших научных дисциплин, оказывающей огромное влияние на развитие новых технологий. С помощью химических исследований, ученые могут разрабатывать новые материалы, прогнозировать свойства веществ и исследовать их реакции.

Одной из основных областей исследований в химии является разработка новых материалов. Благодаря химическим исследованиям были созданы различные полимеры, металлы, стекла и композиты, которые нашли применение во многих отраслях промышленности. Например, синтетические полимеры используются в производстве пластиков, текстиля и лекарственных препаратов. Кроме того, новые материалы, такие как наноматериалы и материалы с контролируемыми свойствами, открывают новые возможности в области электроники, солнечной энергетики и медицины.

Исследования в области химии также позволяют ученым разрабатывать новые методы и технологии для синтеза химических соединений. Разработка эффективных методов органического и неорганического синтеза позволяет получать различные химические соединения с высокой чистотой и выходом. Это имеет большое значение в фармацевтической промышленности, где точность и чистота синтезированных соединений критически важны для создания безопасных и эффективных лекарственных препаратов.

Исследования в области химии также играют важную роль в развитии новых методов анализа и диагностики. С помощью химических анализов ученые могут определять состав веществ и исследовать их свойства. Например, использование масс-спектрометрии позволяет идентифицировать и анализировать различные химические соединения в образцах

Это особенно важно в области медицины, где химический анализ может помочь в диагностике и лечении различных заболеваний

Кроме того, химия играет важную роль в развитии экологически чистых технологий. Ученые ищут новые подходы к производству энергии, включая использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. Химические исследования помогают разрабатывать новые материалы и процессы, которые могут снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Таким образом, научные исследования в области химии имеют огромное значение для развития новых технологий. Они позволяют разрабатывать новые материалы, методы синтеза, анализа и диагностики, а также способы защиты окружающей среды. Благодаря химическим исследованиям ученые могут вносить вклад в различные отрасли промышленности и обеспечивать прогресс человечества.

Сколько молекул в стакане воды?

И напоследок давайте разберемся как теперь со всем этим жить. И ответим на извечный вопрос что делать? К примеру, жизненные обстоятельства заставили Вас посчитать вместимость стакана, но не в миллилитрах, и даже не в сантиметрах кубических, а в молекулах.

Сколько же молекул воды помещается в обыкновенный граненный стакан?

Чтобы ответить на этот вопрос нам необходимо знать массу воды в стакане. Мои измерения показали 200 грамм.

Теперь, если вы в самом начале не поленились, и нашли массу одной молекулы воды, то можете смело делить на нее общую массу воды в стакане.

Я поленился, поэтому переходим к плану “Б”. Для этого необходимо найти сколько моль воды содержится в стакане. Количество вещества рассчитывается как отношение массы вещества, к молярной массе.

Если умножить количество вещества на число Авогадро, мы получим количество молекул.

В общем виде формула будет выглядеть следующим образом:

Осталось подставить значения и произвести расчет.

Определение

Один моль определяется как количество вещества системы, которая содержит столько элементарных объектов, сколько атомов в 0,012 кг углерода-12, где атомы углерода-12 не связаны, в состоянии покоя и в их основной скорости. Число атомов в 0,012 кг углерода-12 известно как число Авогадро и определяется эмпирически. В настоящее время принятое значение — 6,0221415 (10) × 10.23 моль-1 (Публикация Комитета по данным для науки и технологий, 2002 г.).

По данным СИ, моль не безразмерен, но имеет свои собственные размеры, а именно «количество вещества», сравнимые с другими размерами, такими как масса и сила света. СИ дополнительно определяет число Авогадро как имеющее обратную единицу моль, так как это отношение безразмерной величины к количеству с единицей моля.

Отношение атомной единицы массы к числу Авогадро означает, что моль также можно определить как: То количество вещества, масса которого в граммах равна его весовой формуле. Например, атомный вес железа 55,845, поэтому моль железа весит 55,845 грамма. Это обозначение обычно используется химиками и физиками.

Масса (в граммах) одного моля химического элемента или соединения называется его молярная масса. Это полезно в качестве коэффициента преобразования между количеством граммов чистого вещества (которое можно измерить напрямую) и количеством молей этого вещества.

Большинство инженеров-химиков, а также многие другие инженеры и ученые различают грамм-моль и килограмм-моль (кгмоль или кмоль): 55,845 грамма на грамм-моль железа и 55,845 килограмма на килограмм-моль железа. Точно так же инженеры и ученые в Соединенных Штатах используют фунт-моль (фунт-моль). Например, в фунт-моль железа содержится 55,845 фунтов стерлингов. В дополнение к кгмоль, кмоль или фунт-моль также используются тонны-моль. Например, монооксид углерода (CO) имеет молекулярную массу 28, и поэтому один моль CO содержит 28 г, один фунт-моль CO содержит 28 фунтов, а один тонмоль CO содержит 28 тонн. Однако следует отметить, что в системе СИ одобряется только «грамм-моль» — ни одна из этих производных единиц не является официальной единицей. Правильно, грамм-моль называется просто моль, и число Авогадро напрямую связано с этим мольом — его отношение к фунт-моль или другим вариантам требует коэффициента преобразования.

Глоссарий

Атомная единица массы (а.е.м.) — ровно 1/12 часть массы атома углерода–12, в ядре которого 6 протонов и 6 нейтронов, а в электронной оболочке 6 электронов. Другое название — углеродная единица. Единица, в которой измеряют массу атомов, молекул и субатомных частиц.

Относительная атомная масса — обозначается символом A_r  («r» — от английского «relative» — относительный) — отношение массы атома к массе 1/12 атома углерода–12 (см. а.е.м.). В современной научной литературе наряду с термином относительная атомная масса используюется термин АТОМНЫЙ ВЕС (как синонимы).

Относительная молекулярная масса (M_r) — величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше  1 / 12  массы атома углерода–12. Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов, составляющих химическое соединение, с учетом индексов.

Моль вещества (n) — количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится их в 12 г изотопа углерода  12C, и равное 6,022 . 1023  структурных единиц данного вещества: молекул (если вещество состоит из молекул), атомов (если это атомарное вещество), ионов (если вещество является ионным соединением). Число 6,022 . 10 23  называется постоянной Авогадро или числом Авогадро.

Молярная масса (M) — масса одного моля вещества в граммах называется молярной массой вещества или грамм-молем (размерность г/моль). Численное выражение молярной массы (грамм-моля) в граммах совпадает с молекулярным весом (или атомным, если вещество состоит из атомов) в единицах а.е.м. M = m / n Нормальными условиями (н.у.) называют температуру 0  оС (273 K) и давление 1 атм (760 мм ртутного столба или 101 325 Па). Не путать со СТАНДАРТНЫМИ УСЛОВИЯМИ!

Как найти массу, используя моли и молярную массу

Формула нахождения массы с использованием молей и молярной массы

При работе с химическими реакциями и стехиометрией часто необходимо конвертировать моли и массу. Это преобразование Это стало возможным благодаря использованию понятия молярной массы. Молярная масса относится к массе одного моля вещества и выражается в граммах на моль (г/моль). Зная молярную массу вещества, мы можем определить массу данное число родинок с помощью простая формула:

Масса = Моль х Молярная масса

Давай сломаем эта формула и понять каждый компонент. «Масса» обозначает количество вещества в граммах, «Моли» обозначают количество вещества в граммах. количество вещества, измеряемого в молях, и «Молярная масса» обозначает массу одного моля вещества.

Пошаговый процесс расчета массы по молям и молярной массе

Чтобы рассчитать массу вещества по молям и молярной массе, следуйте такой пошаговой инструкции:

1. Определите количество молей имевшегося у вас вещества. Эта информация может быть задана в задаче или получена путем расчетов.
2. Определите молярную массу вещества. Молярную массу можно найти, сложив атомная массаes всех атомов в химической формуле вещества. Атомная массаes можно найти в таблице Менделеева.
3. Умножьте количество молей на молярную массу, чтобы найти массу вещества.

Давайте проиллюстрируем этот процесс с примером:

Предположим, у нас есть 2 моля углекислого газа (CO2) и мы хотим найти массу этого вещества. Молярную массу углекислого газа можно рассчитать, сложив атомная массауглерод (С) и кислород (О). Углерод имеет an атомная масса of X, в то время как кислород имеет an атомная масса 16.00 г/моль. Следовательно, молярная масса углекислого газа равна:

Молярная масса = (1 х Атомная масса углерода) + (2 x атомная масса кислорода)= (1 х X) + (2 х 16.00 г/моль)= X + 32.00 гр/ моль= 44.01 г / моль

Теперь мы можем использовать упомянутую ранее формулу, чтобы найти массу 2 молей углекислого газа:

Масса = Кроты x Молярная масса= 2 моля х 44.01 г/моль= 88.02 грбараны

Следовательно, 2 моля углекислого газа имеют массу 88.02 грбараны.

Выполнив эти шаги, вы можете рассчитать массу вещества, зная количество молей и молярную массу

Этот процесс важно в Различные поля химии, в том числе аналитическая химия, органическая химия, и физическая химия. Он позволяет химикам определять количества веществ, участвующих в реакциях, и помогает в формулировка of химические уравнения и стехиометрические расчеты