Количество вещества

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Количество вещества
\ n, \ \nu
Размерность

n

Единицы измерения
СИ

моль

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) — моль.

Применение[править | править исходный текст]

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 штуках», их измеряют в молях. Фактическое количество единиц вещества в 1 моле называется числом Авогадро (NA = 6,022 141 79(30)·1023 моль−1) (правильнее — постоянная Авогадро, так как в отличие от числа эта величина имеет единицы измерения).

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. Однако в школьном курсе широко используется именно греческая буква \nu (ню).

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 так же можно определить на основании его объёма: n = V / Vm, где V — объём газа (при нормальных условиях), Vmмолярный объём газа при Н. У., равный 22,4 л/моль.

Таким образом, справедлива формула, объединяющая основные расчёты с количеством вещества:

n = \frac{m}{M} = \frac{N}{N_A} = \frac{V}{V_m}