Практически в любой задаче школьного курса, а также в задачах ЕГЭ (кроме №27) встречаются расчеты с использованием понятия «количество вещества». Что это такое и как его использовать?

Количество вещества – это величина, которая показывает число частиц (атомов, молекул, ионов) в его порции. Измеряется в молях. Обозначается буквой n. Например:
n (H₂SO₄) = 1 моль
1 моль – это порция вещества, состоящая из определенного числа частиц
(а точнее, состоящая из 6.022·10²³ частиц, но для решения большинства школьных задач это помнить не обязательно)

Величины, относящиеся к одному моль вещества, называются молярными:

Молярная масса (M)– это масса одного моль. Измеряется в г/моль и показывает, сколько весит один моль вещества (твердого, жидкого, газообразного – неважно).

Зная формулу вещества, мы всегда можем посчитать его молярную массу по таблице Менделеева, сложив атомные массы (A_r) элементов с учетом индексов (атомные массы округляем до целых для всех элементов, кроме хлора: A_r(Cl) = 35.5)
Например:M (H₂SO₄) = 1·2 + 32+ 16·4 = 98 г/моль *

Молярный объем (V_m)– это объем одного моль. Измеряется в л/моль и показывает, какой объем занимает один моль вещества. Используется только для газов. В нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа равняется 22.4 л/моль: V_m= 22.4 л/моль **

Итак, про то, сколько взято вещества, можно рассказать по-разному.

Например:
- в реакцию вступило 16 граммов кислорода
или
- в реакцию вступило 11.2 литра (н.у.) кислорода
или
- в реакцию вступило 0.5 моль кислорода.
Это одна и та же информация, записанная тремя способами.

Масса, объем и количество вещества связаны очень простыми формулами:

m = M·n
(или: n = m/M,
или: M = m/n)

V = V_m·n
(или: n = V/V_m)

Примеры расчетов:

1. Расчет массы или объема вещества по известному количеству

- сколько весит 0.3 моль алюминия?

M (Al) = 27 г/моль

m (Al) = 27 г/моль·0.3 моль = 8.1 г

- какой объем занимают 3 моль воздуха при н.у.?

V_m(для любого газа при н.у.) = 22.4 л/моль

V (воздуха) = 22.4л/моль·3 моль = 67.2 л

2. Расчет количества вещества по массе или объему

- сколько моль содержится в стакане воды?

Один стакан воды содержит ее около 200 г, т.е. m (H₂O) = 200 г.

М (H₂O) = 18 г/моль

n (H₂O) = 200 г/18 г/моль = 11.1 моль

- сколько моль содержится в 44.8 л (н.у.) азота?

n (N₂) = 44.8 л/22.4л/моль = 2 моль

* Для тех, кто всерьез интересуется химией, полезно знать более точную информацию о связи атомной, молекулярной и молярной масс.

Атомные массы, указанные в таблице Менделеева, измерены в атомных единицах массы (а.е.м.). Одна а.е.м. равна 1.67·10^-24г. Сумма атомных масс элементов с учетом индексов равна молекулярной (а не молярной!) массе, т.е. массе одной молекулы, а не их моля:

M_r(H₂SO₄) = 1а.е.м. ·2 + 32 а.е.м.+ 16а.е.м.·4 = 98 а.е.м.

Однако численно (т.е. по значению величины без учета единиц измерения) молярная масса (M) равняется молекулярной (M_r).

Каждый в этом может убедиться самостоятельно, рассчитав массу одного моль любого вещества. Если продолжить расчет на примере серной кислоты, получим:

- масса одной молекулы M_r(H₂SO₄) = 98 а.е.м.

- один моль вещества содержит 6.022·10²²молекул

- значит, масса одного моль равна числу молекул в нем, умноженному на массу каждой из них:

m (1 мольH₂SO₄) = 98 а.е.м.·1.67·10^-24г/а.е.м·6.022·10²³= 98 г,

или M(H₂SO₄) = 98 г/моль.


** нормальными в химии называют условия, в которых температура равняется 0 °C, а давление 1 атм.