Количество вещества — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы). Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) и в системе СГС — моль. Без конкретизации объекта рассмотрения термин «количество вещества» не используют
ПРИМЕНЕНИЕ
Эта физическая величина используется для измерения макроскопических количеств веществ в тех случаях, когда для численного описания изучаемых процессов необходимо принимать во внимание микроскопическое строение вещества, например, в химии, при изучении процессов электролиза, или в термодинамике, при описании уравнений состояния идеального газа.
При описании химических реакций, количество вещества является более удобной величиной, чем масса, так как молекулы взаимодействуют независимо от их массы в количествах, кратных целым числам.
Например для реакции горения водорода (2H2 + O2 → 2H2O) требуется в два раза большее количество вещества водорода, чем кислорода. При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (так как атомная масса водорода примерно в 16 раз меньше атомной массы кислорода). Таким образом, использование количества вещества облегчает интерпретацию уравнений реакций: соотношение между количествами реагирующих веществ непосредственно отражается коэффициентами в уравнениях.
Так как использовать в расчётах непосредственно количество молекул неудобно, потому что это число в реальных опытах слишком велико, вместо измерения количества молекул в единицах «штука», их измеряют в молях. Фактическое количество единиц "штука" в 1 моле вещества называется числом Авогадро (NA = 6,022140857(74)⋅1023 "штука"/моль).
Количество вещества обозначается латинской n (эн) и не рекомендуется обозначать греческой буквой \nu (ню), поскольку этой буквой в химической термодинамике обозначается стехиометрический коэффициент вещества в реакции, а он, по определению, положителен для продуктов реакции и отрицателен для реагентов.
Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса: n=m/M, где m — масса вещества, M — молярная масса вещества. Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества. Молярная масса вещества может быть получена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро. Молярная масса (измеренная в г/моль) численно совпадает с относительной молекулярной массой.
По закону Авогадро, количество газообразного вещества можно также определить на основании его объёма: n = V / Vm, где V — объём газа при нормальных условиях, а Vm — молярный объём газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль.
Таким образом, справедлива формула, объединяющая основные расчёты с количеством вещества:
n = m/M = N/Na = V/Vm
№1
(C6H10O5)n->CO2->C6H12O6->C6H12O7
(C6H10O5)n + 6nO2 = 6nCO2 + 5nH2O + hv (свет)
2 C2H5OH+2 CO2 = C6H12O6
2 Cu(OH)2 + C6H12O6 = C6H12O7 + 2H2O + Cu2O
№2
Дано:
m(C6H12O6) = 360 г
Найти:
V(O2) - ?
C6H12O6 = 2 C2H5OH+2 CO2↑
1)n = m/M
M(C6H12O6) = 12*6+1*12+16*6=180 г/моль
n(C6H12O6) = 360 г/180 г/моль = 2 моль
n(C6H12O6) = 2 моль
2 моль n(CO2)
=>
1 2
n(CO2) = 2 моль*2 = 4 моль
n(CO2) = 4 моль
2) V=n*Vm
Vm = 22.4 л/моль
V(CO2) = 4 моль*22,4 л/моль = 89,6 л
V(CO2) = 89,6 л
ответ: V(CO2) = 89,6 л
Существуют и ионы, которые состоят из нескольких разных элементов. Например, положительно заряженный ион (катион) NH₄⁺. Или те же анионы кислотных остатков: SO₃²⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻ и тд.