Что именно считает моль
Моль помогает перейти от массы образца к числу его атомов, молекул или ионов. Весы не умеют считать молекулы поштучно, зато они измеряют массу. Молярная масса связывает это измерение с молями, а постоянная Авогадро с числом частиц.
Один моль содержит точно 6,02214076 × 1023 заданных элементарных сущностей. Так сейчас определена основная единица СИ для количества вещества. Новое определение действует с 20 мая 2019 года. [BIPM, SI base unit: mole]
Слово «заданных» здесь важно. Можно взять моль атомов железа, моль молекул воды, моль ионов натрия или моль электронов. Во всех случаях число объектов одинаково, но сами объекты разные. Для ионного кристалла NaCl обычно считают формульные единицы, а не отдельные молекулы.
Как связаны масса, моли и частицы
Количество вещества обозначают буквой n. Если известны масса m и молярная масса M, нужно разделить первую на вторую.
Единицы должны совпадать. При молярной массе в г/моль массу нужно привести к граммам. Калькулятор делает это сам: 1 кг равен 1000 г, 1 мг равен 0,001 г, а 1 мкг равен 0,000001 г.
Молярная масса показывает массу одного моля. По определению IUPAC это масса, делённая на количество вещества. В СИ можно использовать кг/моль, но в химии привычнее г/моль. [IUPAC Gold Book, molar mass]
Когда моли уже найдены, число частиц получают умножением на постоянную Авогадро. Обратный перевод из частиц в моли требует деления.
Постоянная Авогадро точна, но молярная масса в задаче может быть округлена, а масса образца измерена с погрешностью. Поэтому десять знаков в ответе не означают, что весы внезапно стали идеальными.
Почему химики считают вещество молями
Записывать число молекул напрямую неудобно: даже в крошечной капле их очень много. Моль работает как знакомое слово «дюжина», только задаёт не 12 предметов, а 6,02214076 × 1023 частиц. Благодаря этому химик может сравнивать вещества по числу частиц, пользуясь обычными весами.
Одинаковое количество молей означает одинаковое число заданных сущностей, но не одинаковую массу. Один моль воды имеет массу около 18,015 г, а один моль углекислого газа около 44,01 г. Разница возникает потому, что молекула CO₂ тяжелее молекулы H₂O. Именно молярная масса учитывает состав вещества и связывает микроскопические частицы с измеряемыми граммами.
Выберите режим по неизвестной величине. Для перевода граммов в моли нужны масса и молярная масса. Для обратного перевода нужны моли и молярная масса. Если дано число частиц, молярная масса не требуется, пока не понадобится найти массу. Запись 3,011 × 1023 можно ввести как 3.011e23: буква e означает умножение на десять в указанной степени. Режим расчёта молярной массы подходит для пары «масса образца и количество вещества».
Примеры для воды, соли и углекислого газа
Два моля воды. Возьмём 36,03 г воды с молярной массой 18,015 г/моль. Деление даёт 2 моль. Это примерно 1,204428152 × 1024 молекул воды.
Моль поваренной соли. Для NaCl молярная масса в типичной учебной задаче равна 58,44 г/моль. Образец 58,44 г содержит 1 моль, то есть 6,02214076 × 1023 формульных единиц NaCl.
Четверть моля соли. Если взять 0,25 моль NaCl, масса будет равна 0,25 × 58,44 = 14,61 г. Количество формульных единиц составит 1,50553519 × 1023.
Половина постоянной Авогадро. Число 3,01107038 × 1023 частиц ровно вдвое меньше NA. Деление даёт 0,5 моль. Массу можно найти только после того, как станет известна молярная масса конкретного вещества.
Молярная масса углекислого газа. Если 1 моль CO₂ имеет массу 44,01 г, то M = 44,01 ÷ 1 = 44,01 г/моль. Этот режим полезен для обратной задачи, но в обычной лабораторной работе молярную массу чаще находят по составу вещества.
Один миллимоль воды. 18,015 мг равны 0,018015 г. Делим на 18,015 г/моль и получаем 0,001 моль, или 1 ммоль. Этому количеству соответствует 6,02214076 × 1020 молекул.
Как не ошибиться в частицах и единицах
Молярная масса в г/моль численно близка к относительной атомной или молекулярной массе, но это разные величины. У молярной массы есть единица массы на моль. Относительная масса сравнивает атом или молекулу с заданным эталоном и является безразмерной.
Физическое число частиц целое. Однако масса образца и молярная масса обычно известны с ограниченной точностью. Поэтому результат вида 1,50553519 × 1023 нужно читать как расчётное количество, а не как отчёт о поштучной переписи атомов.
Калькулятор не определяет молярную массу по химической формуле и не уравнивает реакции. Он выполняет перевод между уже известными величинами. Когда моли найдены, их можно использовать в калькуляторе молярности, сравнить с теоретическим и фактическим количеством в калькуляторе выхода реакции, а степени десяти проверить в научном калькуляторе.
Вопросы о молях и постоянной Авогадро
В обратных задачах важно не потерять единицу, назвать считаемые частицы и не приписать исходным измерениям лишнюю точность.
Как найти количество молей по массе?
Переведите массу в граммы и разделите её на молярную массу в г/моль. Например, 10 г вещества с M = 20 г/моль дают 0,5 моль.
Как перевести моли в граммы?
Умножьте количество вещества на молярную массу: m = n × M. Для 2 моль вещества с M = 30 г/моль масса равна 60 г.
Сколько частиц содержится в одном моле?
Ровно 6,02214076 × 10²³ заданных сущностей. Это могут быть атомы, молекулы, ионы, электроны или другие явно указанные объекты.
Как найти число молекул по молям?
Умножьте количество вещества n на постоянную Авогадро Nₐ. Для 0,1 моль получится 6,02214076 × 10²² молекул.
Молярная и молекулярная масса означают одно и то же?
Нет. Молярная масса измеряется в г/моль или кг/моль. Относительная молекулярная масса безразмерна, хотя в г/моль их численные значения близки.
Почему для NaCl считают формульные единицы?
Твёрдый NaCl образует ионную кристаллическую решётку, а не набор отдельных молекул. Запись NaCl задаёт соотношение одного иона Na⁺ к одному иону Cl⁻.
Можно ли считать ионы и электроны по той же формуле?
Да. Формула N = n × Nₐ одинакова для любых заданных сущностей. Нужно только явно указать, что один моль относится именно к этим ионам или электронам.
Почему число частиц показано через степень десяти?
Обычная десятичная запись одного моля заняла бы 24 цифры. Научная запись 6,02214076 × 10²³ компактнее и сразу показывает порядок величины.
Похожие калькуляторы
Возможно вам пригодятся ещё несколько калькуляторов по данной теме:
- Калькулятор молярности раствора. Введите массу вещества, молярную массу и объём, чтобы найти молярность.
- Калькулятор выхода химической реакции. Сравните фактически полученное количество продукта с теоретическим или выполните обратный расчёт одной из величин.
- Научный калькулятор. Используйте калькулятор для расчета сложных функций и операций в различных областях.
- Обычный калькулятор. Просто посчитайте чего вы там хотели.
- Калькулятор площади круга. Рассчитайте онлайн площадь круга по диаметру, через радиус или длину окружности.
- Генератор QR-кода. Вставьте ссылку или текст. Готовый QR-код можно скопировать или скачать как PNG.
- Калькулятор среднего балла. Рассчитайте средний для диплома или аттестата с помощью онлайн-калькулятора, а также узнайте, как посчитать средний балл правильно из оценок по разным предметам.
- Калькулятор среднего взвешенного балла. Рассчитайте на онлайн-калькуляторе средний взвешенный балл для диплома или аттестата.
- Калькулятор GPA. Рассчитайте средневзвешенный балл диплома по методике GPA (Grade Point Average) с помощью онлайн-калькулятора.
- Хрономер: время чтения текста. Оцените, сколько времени займёт чтение или произнесение текста вслух. Просто введите текст в форму, и хронометраж рассчитается автоматически.
Есть что добавить?
Напишите своё мнение, комментарий или предложение.