Хімія. Повторне видання (2025). 8 клас. Попель

§ 14. Кількість речовини

Коли на присадибній ділянці збирають урожай, порівнюють, скільки відер картоплі посадили і скільки відер накопали. Яйця купують не на вагу чи поштучно, а зазвичай десятками. Коли з’ясовуємо, скільки маємо зимового чи літнього взуття, то кажемо — стільки-то пар. У кулінарному рецепті читаємо: «До суміші інгредієнтів додайте дві столові ложки оцту». Отже, у побуті ми користуємося різними мірами. У хімії мірою для речовин, крім одиниць вимірювання маси (грама, кілограма) та об’єму (мілілітра, літра), є моль¹.

¹ Термін походить від латинського слова moles — безліч.

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

У чому суть фізичної величини «кількість речовини»?
Скільки найменших частинок речовини містить її порція в 1 моль?
Як обчислюють і для чого використовують кількість речовини?

Коментуючи реакцію

4Li + О₂ = 2Li₂O,

ви скажете, що кожні чотири атоми Літію взаємодіють з однією молекулою кисню. Для здійснення цього досліду потрібно використати такі порції обох речовин, щоб відношення кількості частинок N(Li) : N(О₂) становило 4 : 1. Але полічити атоми і молекули неможливо.

У хімії використовують фізичну величину кількість речовини. Її позначають латинською літерою n. Одиниця вимірювання цієї величини — моль. Кількість речовини пов’язана з кількістю найменших частинок. У порції речовини в 1 моль міститься надзвичайно багато частинок — 602 000 000 000 000 000 000 000 атомів або молекул. Це число можна записати як 602 • 10²¹ (21 — кількість нулів у першому записі числа), або 6,02 • 10²³.

Думаймо

Скільки молекул міститься в 1/2 моль² кисню?

² Слово «моль» не відмінюється, якщо перед ним є число (використали 3 моль заліза), а якщо числа немає — відмінюється (означення моля).

1 моль — порція речовини, яка містить 6,02 • 10²³ частинок (атомів, молекул).

Цю порцію речовини обрано за одиницю вимірювання кількості речовини не випадково. Маса такої порції літію становить 7 г, а кисню — 32 г. Упевнені, що ви здогадалися: 7 — значення відносної атомної маси Літію, а 32 — значення відносної молекулярної маси кисню.

Думаймо

Іноді щодо малих порцій речовин використовують іншу одиницю вимірювання кількості речовини — мілімоль. Яке кількісне відношення моля і цієї одиниці?

Повернімося до хімічного рівняння, наведеного на початку параграфа. Згідно з ним кожні 4 моль літію реагують з 1 моль кисню й утворюється 2 моль літій оксиду:

Отже, кількості речовини реагентів і продуктів відповідають (або пропорційні) коефіцієнтам у хімічному рівнянні.

Уявлення про кількості речовини в 1 моль вам допоможе сформувати малюнок 44.

Мал. 44. Кількості речовини в 1 моль: алюміній (27 г); вода (18 см³); кухонна сіль (58,5 г)

Думаймо

Моль — одна із семи основних одиниць вимірювання міжнародної системи SI. Які інші основні одиниці вимірювання вам відомі?

Поняття «кількість речовини» використовують не лише щодо речовин, а й щодо окремих частинок — атомів, молекул.

Число 6,02 • 10²³ в мільярди разів перевищує кількість волосин на головах, у вусах, бородах усіх людей, які живуть на Землі. Якщо вкрити земну поверхню такою кількістю тенісних м’ячиків, то товщина цього «покриття» досягатиме 100 км. Якщо ж розмістити 6,02 • 10²³ атомів Гідрогену, найменших серед усіх атомів, упритул один до одного в лінію, то її довжина становитиме приблизно 6 • 10¹⁰ км. Ниткою такої довжини можна обмотати земну кулю по екватору понад 1 500 000 разів (мал. 45).

Мал. 45. 1 моль атомів Гідрогену

Числу 6,02 • 10²³ відповідає стала, яку назвали сталою Авогадро на честь італійського дослідника А. Авогадро. Її позначення — N_A, а розмірність визначаємо так:

Амедео Авогадро

(1776-1856)

Італійський фізик і хімік. Висунув гіпотезу про молекулярну будову речовин, зокрема газів. Відкрив один із законів для газів (1811), згодом названий його іменем. Уточнив атомні маси деяких елементів, визначив склад молекул води, амоніаку, метану, сірководню, вуглекислого і чадного газів, деяких інших сполук. Запропонував експериментальні методи визначення молекулярних мас газоподібних речовин.

Працюємо разом

Виведемо формулу для обчислення кількості речовини за кількістю найменших частинок у ній.

Припустимо, що порція речовини містить N молекул. Міркуємо так: в 1 моль речовини міститься N_A молекул, в n моль речовини — N молекул;

Розглянемо приклади розв’язування задач, у яких обчислюють кількість речовини або використовують цю фізичну величину.

Задача 1.

Обчислити кількість речовини алюмінію, якщо зразок цього металу містить 3,01 • 10²⁴ атомів.

В 1 моль будь-якої речовини молекулярної будови завжди міститься більше ніж 1 моль атомів. Наприклад, в 1 моль кисню О₂ — 2 моль атомів Оксигену, а в 1 моль метану СН₄ — 1 моль атомів Карбону і 4 моль атомів Гідрогену, або 5 моль усіх атомів.

Розв’язуймо задачу

Скільки всіх атомів міститься у воді кількістю речовини 0,1 моль?

Задача 2.

Обчислити кількості речовини атомів хімічних елементів в оксиді В₂О₃, якщо кількість речовини оксиду становить 4 моль.

Хімічна формула сполуки вказує на відношення в ній кількостей речовини атомів (або хімічних елементів). Наприклад, у метані СН₄

n(С) : n(Н) = 1 : 4.

Отже, хімічні реакції здійснюють з порціями реагентів не лише певної маси чи певного об’єму, а й певної кількості речовини.

Узявши до уваги важливість для хімії фізичної величини «кількість речовини», наукова спільнота запровадила День Моля — 23 жовтня (тобто 23.10), з 6-ї год 02 хв ранку до 6-ї год 02 хв вечора (мал. 46).

Мал. 46. День Моля

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про кількість речовини в хімії, одиницю її вимірювання та спосіб обчислення.

Думаймо

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірмо себе

1. Назвіть одиницю вимірювання кількості речовини. Якій кількості атомів або молекул вона відповідає?

2. Що означають записи Ν_Α і Na?

3. Укажіть кількості речовини атомів кожного хімічного елемента (усно):

а) в 1 моль брому Вr₂;
б) у 2 моль сірководню H₂S;
в) в 1/3 моль фосфіну РН₃.

4. Запишіть замість крапок пропущені цифри:

а) у 3 моль води Н₂О міститься ... моль молекул і ... моль усіх атомів;
б) у 0,5 моль кислоти H₂SO₄ міститься ... моль атомів Гідрогену, ... моль атомів Сульфуру, ... моль атомів Оксигену.

Розв'язуймо задачу

5. Укажіть кількість речовини вуглекислого газу, у якій міститься (усно):