Что такое количество вещества в физике кратко

Обновлено: 03.07.2024

В химия, то количество вещества в данном образце иметь значение определяется как количество дискретных частиц атомного масштаба в нем, деленное на Константа Авогадро N_А. С истинно атомистической точки зрения количество вещества - это просто количество частиц, составляющих вещество. [1] [2] [3] Частицы или объекты могут быть молекулы, атомы, ионы, электроныили другое, в зависимости от контекста. Значение постоянной Авогадро N_А был определен как 6.022 140 76 × 10 23 моль −1 . С истинно атомистической точки зрения 1 моль = 6.022 140 76 × 10 23 частицы (число Авогадро) [4] и поэтому константа преобразования просто N_А = 1. [3] Количество вещества иногда называют химическое количество.

Моль (символ: моль) - это единица измерения количества вещества в Международная система единиц, определяемый (с 2019 г.) путем фиксации постоянной Авогадро на заданном значении. Исторически моль определяли как количество вещества в 12 граммах изотопа углерода-12. Как следствие, масса одного моля химическое соединение, в граммы, численно равна (для всех практических целей) массе одной молекулы соединения, в дальтон, а молярная масса изотопа в граммах на моль равна массовому числу. Например, молекула воды имеет в среднем массу около 18,015 дальтон, тогда как моль воды (которая содержит 6.022 140 76 × 10 23 молекулы воды) имеет общую массу около 18.015 граммов.

Количество вещества также удобное понятие в термодинамика. Например, давление определенного количества благородный газ в приемнике данного объема при данной температуре напрямую зависит от количества молекул в газе (через закон идеального газа), а не его массе.

Содержание

Природа частиц

Чтобы избежать неоднозначности, при любом измерении количества вещества следует указывать природу частиц: так, 1 моль молекул из кислород ( О
₂ ) составляет около 32 граммов, тогда как 1 моль атомов кислорода ( О ) составляет около 16 граммов. [8] [9]

Производные количества

Молярные количества (на моль)

Частное некоторых обширный физическое количество однородного образца по количеству его вещества является интенсивное свойство вещества, обычно называемого префиксом коренной зуб. [10]

Например, отношение массы образца к количеству в нем вещества равно молярная масса, чья единица СИ - килограммы (или, чаще, граммы) на моль; что составляет около 18,015 г / моль для воды и 55,845 г / моль для утюг. По объему получается молярный объем, что составляет около 17,962 миллилитр/ моль для жидкой воды и 7,092 мл / моль для железа при комнатной температуре. От теплоемкость, получается молярная теплоемкость, что составляет около 75,385 J/K/ моль для воды и около 25,10 Дж / К / моль для железа.

Суммарная концентрация (моль на литр)

Другой важной производной величиной является количество концентрации вещества [11] (также называемый объемная концентрация, или же концентрация вещества в клиническая химия; [12] который определяется как количество определенного вещества в образце раствора (или другой смеси), деленное на объем образца.

В системе СИ это количество моль (вещества) на литр (раствора). Так, например, количественная концентрация хлорид натрия в океанской воде обычно составляет около 0,599 моль / л.

Знаменатель - это объем раствора, а не растворителя. Так, например, один литр стандартного водка содержит около 0,40 л этиловый спирт (315 г, 6,85 моль) и 0,60 л воды. Таким образом, количественная концентрация этанола составляет (6,85 моль этанола) / (1 л водки) = 6,85 моль / л, а не (6,85 моль этанола) / (0,60 л воды), что составляет 11,4 моль / л.

Это количество не следует путать с массовая концентрация, который представляет собой массу интересующего вещества, деленную на объем раствора (около 35 г / л для хлорида натрия в океанской воде).

Количественная фракция (моль на моль)

История

В алхимики, и особенно ранний металлурги, вероятно, имел какое-то представление о количестве вещества, но не сохранились записи о каком-либо обобщении идеи, кроме набора рецептов. В 1758 г. Михаил Ломоносов поставил под сомнение идею о том, что масса была единственной мерой количества материи, [14] но он сделал это только в отношении своих теорий о гравитация. Развитие концепции количества вещества было совпадением с рождением современной химии и было жизненно важным.

Моль — количество вещества, масса которого, выраженная в граммах , численно равна относительной атомной (молекулярной) массе .

Моль — количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна относительной атомной (молекулярной) массе.

Моль — единица количества вещества в СИ (одна из основных единиц СИ).

В 1 моле содержится столько молекул (атомов или других частиц вещества), сколько атомов содержится в 0,012 кг нуклида углерода 12 С с атомной массой 12.

Из этого определения следует, что в одном моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул.

Число это называется постоянной Авогадро и обозначается N_A:

Постоянная Авогадро (число Авогадро) — это число атомов (молекул, или других структурных элементов вещества), содержащихся в 1 моле.

Постоянная Авогадро — одна из фундаментальных физических констант. Она входит в некоторые другие постоянные, например, в постоянную Больцмана.

Количество вещества.

Количество вещества — это число частиц вещества (атомов, молекул), выраженное в молях. Учитывая определение моля и числа Авогадро, можно сказать, что количество вещества v равно отношению числа молекул N в данном теле к постоянной Авогадро N_A, т.е. к числу молекул в 1 моле вещества:

МКТ - это просто!

Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)

Цель МКТ - это объяснение строения и свойств различных макроскопических тел и тепловых явлений, в них протекающих, движением и взаимодействием частиц, из которых состоят тела.
Макроскопические тела - это большие тела, состоящие из огромного числа молекул.
Тепловые явления - явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел.

Основные утверждения МКТ

1. Вещество состоит из частиц (молекул и атомов).
2. Между частицами есть промежутки.
3. Частицы беспорядочно и непрерывно движутся.
4. Частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).

Подтверждение МКТ:

1. экспериментальное
- механическое дробление вещества; растворение вещества в воде; сжатие и расширение газов; испарение; деформация тел; диффузия; опыт Бригмана: в сосуд заливается масло, сверху на масло давит поршень, при давлении 10 000 атм масло начинает просачиваться сквозь стенки стального сосуда;

- диффузия; броуновское движение частиц в жидкости под ударами молекул;

- плохая сжимаемость твердых и жидких тел; значительные усилия для разрыва твердых тел; слияние капель жидкости;

2. прямое
- фотографирование, определение размеров частиц.

Броуновское движение

Броуновское движение - это тепловое движение взвешенных частиц в жидкости (или газе).

Броуновское движение стало доказательством непрерывного и хаотичного (теплового) движения молекул вещества.
- открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г.
- дано теоретическое объяснение на основе МКТ А. Эйнштейном в 1905 г.
- экспериментально подтверждено французским физиком Ж. Перреном.

Масса и размеры молекул

Размеры частиц

Диаметр любого атома составляет около см.

Число молекул в веществе

где V - объем вещества, Vo - объем одной молекулы

Масса одной молекулы

где m - масса вещества,
N - число молекул в веществе

Единица измерения массы в СИ: [m]= 1 кг

В атомной физике массу обычно измеряют в атомных единицах массы (а.е.м.).
Условно принято считать за 1 а.е.м. :

Относительная молекулярная масса вещества

Для удобства расчетов вводится величина - относительная молекулярная масса вещества.
Массу молекулы любого вещества можно сравнить с 1/12 массы молекулы углерода.

где числитель - это масса молекулы, а знаменатель - 1/12 массы атома углерода

- это величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения

Относительная атомная масса химического элемента

где числитель - это масса атома, а знаменатель - 1/12 массы атома углерода

- величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения

Относительная атомная масса каждого химического элемента дана в таблице Менделеева.

Другой способ определения относительной молекулярной массы вещества

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы вещества.
Относительную атомную массу любого химического элемента берем из таблицы Менделеева!)

Количество вещества

Количество вещества (ν) определяет относительное число молекул в теле.

где N - число молекул в теле, а Na - постоянная Авогадро

Единица измерения количества вещества в системе СИ: [ν]= 1 моль

1 моль - это количество вещества, в котором содержится столько молекул (или атомов), сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

Запомни!
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое число атомов или молекул!

Но!
Одинаковые количества вещества для разных веществ имеют разную массу!

Постоянная Авогадро

Число атомов в 1 моле любого вещества называют числом Авогадро или постоянной Авогадро:

Молярная масса

Молярная масса (M) - это масса вещества, взятого в одном моле, или иначе - это масса одного моля вещества.

- масса молекулы
- постоянная Авогадро

Единица измерения молярной массы: [M]=1 кг/моль.

Формулы для решения задач

Эти формулы получаются в результате подстановки вышерассмотренных формул.

Масса любого количества вещества

и формула для 7 класса

(плотность х объем)

Количество вещества

Число молекул в веществе

Молярная масса

Масса одной молекулы

Связь между относительной молекулярной массой и молярной массой

На предыдущих двух вступительных уроках в курс молекулярной физики речь шла об основных положениях МКТ. Сейчас же мы подробнее остановимся на первом положении (все тела состоят из маленьких частиц), а именно поговорим о численных оценках некого тела, некой порции вещества. Введём понятие массы молекулы, количества вещества, молярной массы и относительной атомной и молекулярной массы.

Читайте также: