Масса молекул. Количество вещества

Недавно мы говорили о размерах молекул и выяснили, что они очень малы. Как вы понимаете, измерять массу молекул в обычных единицах массы, таких как килограммы или граммы, крайне неудобно. Поэтому люди придумали относительную молекулярную массу. Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества — это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

Дело в том, что углерод входит в множество веществ, и по международному соглашению было решено использовать углеродную шкалу атомных масс. Нетрудно догадаться, что относительная молекулярная масса — это безразмерная величина, поскольку она показывает во сколько раз масса данной молекулы (или атома) больше массы одной двенадцатой атома углерода. Тем не менее, молекулярную массу условились измерять в атомных единицах массы (а. е. м.).

Относительные массы всех химических элементов измерены с высокой точностью, и их можно найти в таблице Менделеева.

Например, относительная атомная масса водорода равна 1, относительная атомная масса гелия равна 4 и так далее.

Зная атомные массы можно вычислить и молекулярную массу. Например, относительная молекулярная масса соляной кислоты равна

Аналогичным способом можно вычислить массы других молекул. Например, молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода. Таким образом, относительная молекулярная масса серной кислоты равна .

Еще одно понятие, с которым необходимо ознакомиться при изучении молекулярно-кинетической теории — это количество вещества. Можно, конечно, определить количество вещества, как количество молекул, содержащихся в данном теле. Но, как мы уже убедились, это количество просто огромно для любого макроскопического тела, поэтому нам снова нужно ввести специальную величину. Эта величина так и называется «количество вещества» и обозначается буквой ν. Единицей измерения количества вещества является моль: .

1 моль — это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько содержится атомов в 12 г углерода.

Это число было определено Амедео Авогадро еще в 19 веке. Один моль любого вещества содержит 6,02 х 10²³ молекул. Это число называется числом Авогадро или постоянной Авогадро.

Таким образом, зная число молекул в теле, можно определить количество вещества:

С постоянной Авогадро связана и другая величина, которая называется молярной массой — это масса данного вещества, взятого в количестве 1 моль.

Исходя из этого, можно заключить, что молярная масса вещества равна .

Как видно из этого уравнения, молярная масса измеряется . Заметим, что массу любого вещества можно представить, как произведение массы молекулы этого вещества и количества молекул, содержащегося в данном веществе:

Тогда можно записать:

Необходимо отметить, что молярную массу можно также взять из таблицы Менделеева, как и молекулярную массу. Они численно равны, но следует понимать, что они обозначают различные величины, а потому измеряются в различных единицах измерения. В таблице Менделеева молярная масса указана в г/моль, поэтому нельзя забывать переводить её в кг/моль при решении задач по физике.

Пример решения задачи.

Задача 1. Определите массу 3 моль углекислого газа.