Хімія. 8 клас. Савчин

Тема 3. Кількість речовини. Розрахунки за хімічними формулами

§ 18. Кількість речовини. Моль — одиниця кількості речовини. Число Авогадро

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • називати число Авогадро;
  • знати поняття «кількість речовини», «моль», «число Авогадро»;
  • формулювати визначення понять «кількість речовини», «моль», «число Авогадро»;
  • обчислювати число молекул у певній кількості речовини; кількість речовини за відповідним числом молекул.

Пригадайте закон збереження маси речовин, з яким ви ознайомилися в курсі хімії 7 класу.

Відомо, що речовини вступають у хімічні реакції в певних кількісних співвідношеннях. Виникає питання: «Як практично взяти потрібну порцію речовини, що містить необхідну для хімічної реакції кількість атомів, молекул, йонів?». Просто відлічити потрібну кількість цих частинок практично неможливо через їх дуже малі розміри. Тому для проведення хімічних реакцій відміряють певні маси чи об’єми речовин. Масові співвідношення речовин, що взаємодіють між собою, можна встановити, якщо звернутися до кількісного боку хімічної реакції.

Наприклад, запишемо реакцію взаємодії сірки з киснем:

S + O2 = SO2.

На основі відомих вам обчислень відносних атомної та молекулярної мас з’ясуємо, у яких співвідношеннях ці речовини прореагують. З рівняння реакції стає очевидно, що 32 масові частини сірки (Аr·= 32) вступають у взаємодію з 32 масовими частинами кисню (Мr = 32). Отже, можна зробити висновок про те, що в порції сірки масою 32 г міститься така сама кількість частинок, що й у порції кисню масою 32 г. Інакше кажучи, обидві порції — це однакові кількості речовини.

Кількість речовини. Для того щоб узяти для перебігу реакцій відповідні співвідношення порцій речовин, у хімії використовують фізичну величину кількість речовини.

Кількість речовини ν (читається — «ню») — це фізична величина, що вказує на число структурних частинок (атомів, молекул, йонів), які містяться в даній порції цієї речовини.

Як і будь-яка фізична величина, кількість речовини має одиницю виміру. Такою одиницею є моль, що в перекладі з латинської означає «множина». Моль — це порція речовини, маса якої чисельно дорівнює її відносній атомній, молекулярній чи формульній масам. Тому 1 моль сірки має масу 32 г, водню — 2 г, вуглецю — 12 г, натрій хлориду — 58,5 г, води — 18 г.

Пригадайте, що називають нуклідом і що таке нуклід Карбону-12 — 12С.

Моль — це кількість речовини, що містить стільки структурних частинок (атомів, молекул, йонів), скільки атомів міститься в Карбоні масою 0,012 кг (12 г).

Число Авогадро. Італійський учений А. Авогадро обчислив та експериментально дослідив число атомів у Карбоні з нуклонним числом 12, масою 0,012 кг (12 г), що відповідає кількості речовини вуглецю 1 моль. З цією метою він поділив цю масу на масу одного атома Карбону й отримав число 6,02 • 1023.

На честь ученого його назвали числом Авогадро й позначають NA. Для кожної речовини, узятої порцією 1 моль, воно є незмінним. Тому число Авогадро (6,02 • 1023) є універсальною сталою, що вказує на кількість структурних частинок у порції речовини 1 моль, для всіх речовин, незважаючи на їх агрегатні стани. Отже, у воді масою 18 г, у залізі масою 56 г, сірці масою 32 г містяться 6,02 • 1023 структурних частинок. Звідси фізико-хімічну константу, що чисельно відповідає числу Авогадро, називають сталою Авогадро й теж позначають NA. Математично сталу Авогадро позначають таким відношенням:

Розмірність сталої Авогадро — 1/моль, або моль-1. Звідси випливає, що фізична величина 1 моль — це авогадрове число структурних частинок речовини.

Число Авогадро 6,02 • 1023 — це число, що вказує на кількість структурних частинок, які містяться в 1 моль будь-якої речовини незалежно від її агрегатного стану.

Якщо кількість структурних частинок речовини N поділити на сталу Авогадро NA (тобто фізико-хімічну константу цього числа), то можна обчислити кількість речовини ν:

Зважаючи на те, що число 6,02 • 1023 є сталим для будь-якої речовини кількістю речовини 1 моль, то:

  • 1 моль (О2) = 6,02 • 1023 молекул;
  • 1 моль (СО2) = 6,02 • 1023 молекул;
  • 1 моль (Н2O) = 6,02 • 1023 молекул.

Обчислення на основі понять «кількість речовини» та «стала Авогадро».

Пригадайте, які структурні частинки речовини ви знаєте.

На основі поняття «кількість речовини» здійснюють обчислення, зокрема:

  • а) знаходять число структурних частинок у певній порції речовини;
  • б) за числом молекул (або інших структурних частинок) обчислюють відповідну кількість речовини.

Розглянемо приклади.

Задача 1. Обчисліть число молекул у воді кількістю речовини 0,2 моль.

Задача 2. Якій кількості речовини кисню (О2) відповідають 12,04 • 1023 його молекул?

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

  • Кількість речовини v («ню») — це фізична величина, що вказує на число структурних частинок (атомів, молекул, йонів), які містяться в даній порції цієї речовини.
  • Одиницею вимірювання кількості речовини є моль. Моль — це кількість речовини, що містить стільки структурних частинок (атомів, молекул, йонів), скільки атомів міститься в Карбоні масою 0,012 кг (12 г).
  • Число Авогадро 6,02 • 1023 — це число, що вказує на кількість структурних частинок, які містяться в 1 моль будь-якої речовини незалежно від її агрегатного стану.
  • На основі понять «кількість речовини» та «стала Авогадро» здійснюють хімічні обчислення.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Сформулюйте визначення поняття «кількість речовини» й поясніть, що означає ця фізична величина.
  • 2. Назвіть одиницю вимірювання кількості речовини та сформулюйте її визначення.
  • 3. Обчисліть число структурних частинок (атомів, молекул, йонів) у запропонованих порціях речовин: а) 5 моль хлоридної кислоти НСl; б) 2 моль натрій хлориду NaCI; в) 3 моль карбон(ІV) оксиду СО2; г) 8 моль води Н2О.
  • 4. Обчисліть, якій кількості речовини відповідають запропоновані порції структурних частинок речовин: а) 18,06 • 1023 води; б) 12,04 • 1023 цинк оксиду; в) 3,01 • 1023 амоніаку; г) 24,08 • 1023 азоту.

ЦІКАВО ЗНАТИ

Авогадро Амедео (1776-1856) — видатний італійський фізик і хімік. За освітою юрист, він почав самостійно вивчати фізику й математику. Успіхи у вивченні цих дисциплін і наполеглива праця з дослідження кількісного та якісного складу речовин дозволили вченому здобути посаду завідувача кафедри математичної фізики Туринського університету. У 1811 р. дослідник відкрив закон, названий його іменем — закон Авогадро. Учений уточнив атомні маси деяких елементів, склад молекул багатьох газів, передбачив, що молекули простих речовин неметалів — двоатомні. На його честь число структурних частинок, що містяться в 1 моль будь-якої речовини, назвали числом Авогадро.

А. Авогадро — автор чотиритомної праці «Фізика вагових тіл, або Трактат про загальну конституцію тіл», який став першим посібником з молекулярної фізики.