Interested Article - Количество вещества

Коли́чество вещества́ — физическая величина , характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе . Под структурными единицами понимаются любые частицы , из которых состоит вещество ( атомы , молекулы , ионы , электроны или любые другие частицы) . Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) и в системе СГС — моль . Без конкретизации объекта рассмотрения термин «количество вещества» не используют .

Применение

Эта физическая величина используется для измерения макроскопических количеств веществ в тех случаях, когда для численного описания изучаемых процессов необходимо принимать во внимание микроскопическое строение вещества, например, в химии при изучении процессов электролиза , или в термодинамике при описании уравнений состояния идеального газа .

При описании химических реакций количество вещества является более удобной величиной, чем масса , так как молекулы взаимодействуют независимо от их массы в количествах, кратных целым числам.

Например, для реакции горения водорода (2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O) требуется в два раза большее количество вещества водорода, чем кислорода . При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (так как 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 непосредственно отражается коэффициентами в уравнениях.

Так как использовать в расчётах непосредственно количество молекул неудобно, потому что это число в реальных опытах слишком велико, вместо измерения количества молекул в единицах «штука», их измеряют в молях . Фактическое количество единиц «штука» в 1 моле вещества называется числом Авогадро ( N _A = 6,02214076⋅10 ²³ «штука»/моль ).

Количество вещества обозначается латинской $n$ (эн) и не рекомендуется обозначать греческой буквой $\nu$ (ню), поскольку этой буквой в химической термодинамике обозначается стехиометрический коэффициент вещества в реакции, а он, по определению, положителен для продуктов реакции и отрицателен для реагентов . Однако в школьном курсе широко используется именно греческая буква $\nu$ (ню).

Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса : $n=m/M$ , где m — масса вещества, M — молярная масса вещества. Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества. Молярная масса вещества может быть получена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро . Молярная масса (измеренная в г/моль) численно совпадает с относительной молекулярной массой.

По закону Авогадро количество газообразного вещества можно также определить на основании его объёма : $n$ = V / V _m , где V — объём газа при нормальных условиях , а V _m — молярный объём газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль.

Таким образом, справедлива формула, объединяющая основные расчёты с количеством вещества:

n={\frac {m}{M}}={\frac {N}{N_{\mathrm {A} }}}={\frac {V}{V_{\mathrm {m} }}}

Примечания

Комментарии

Можно говорить о количестве вещества для молекул ( формульных единиц ) водорода ${\ce {H2}}$ , можно говорить о числе молей атомов водорода ${\ce {H}}$ , но словосочетание «один моль водорода» без конкретизации объекта обсуждения лишено смысла .
${\mathsf {5B+4{,}5H_{2}\ {\xrightarrow {}}\ B_{5}H_{9}}},~\Delta H_{298}^{\circ }=+62{,}8~\mathrm {kJ}$
Когда теплота реакции записывается так, как это сделано в данном уравнении, подразумевается, что она выражена в килоджоулях на стехиометрическую единицу («моль») реакции по записанному уравнению. В рассматриваемом случае теплота реакции равна 62,8 кДж на моль (+62,8 кДж · моль ⁻¹ ) B ₅ H ₉ (газообразного) , но составляет только 12,56 кДж на моль израсходованного бора (твёрдого кристаллического) или 62,8 кДж на каждые 4,5 моля газообразного водорода. Теплоты реакций всегда табулируются в расчете на моль образующегося соединения.

Источники

Количество вещества // Большой энциклопедический политехнический словарь (рус.) . — 2004.
Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М. : Издательство стандартов, 1990. — С. 85. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5 .
, с. 119.
(англ.) . Physical Measurement Laboratory . National Institute of Standards and Technology . Дата обращения: 7 февраля 2017. 29 июня 2015 года.