Моль (единица измерения)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Моль
моль, mol
Величина количество вещества
Система СИ
Тип основная

Моль (русское обозначение: моль; международное: mol; устаревшее название грамм-молекула (по отношению к количеству молекул)[1]; от лат. moles — количество, масса, счётное множество) — единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ[2].

Моль принят в качестве основной единицы СИ XIV Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1971 году[3].

Ранее определение моля было связано с массой. Однако XXVI Генеральная конференция по мерам и весам (13—16 ноября 2018 года) одобрила новое определение моля[4], основанное на фиксации численного значения постоянной Авогадро (6,022 140 76⋅1023 моль−1). Решение вступило в силу во Всемирный день метрологии 20 мая 2019 года.

Устаревшее определение[править | править код]

Точное определение моля формулировалось так[3][5]:

Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.

Из определения моля непосредственно следовало, что молярная масса углерода-12 равна 12 г/моль точно.

Количество специфицированных структурных элементов в одном моле вещества называется постоянной Авогадро (числом Авогадро), обозначаемой обычно как NA. Таким образом, в углероде-12 массой 0,012 кг содержится NA атомов. Значение постоянной Авогадро, рекомендованное Комитетом по данным для науки и техники (CODATA) в 2014 году[6], равно 6,022140857(74)⋅1023 моль−1. Отсюда, 1 атом углерода-12 имеет массу 0,012/NA кг = 12/NA г. 1/12 массы атома углерода-12 называют атомной единицей массы (обозначение а. е. м.), и, следовательно, 1 а. е. м. = 0,001/NA кг =1/NA г . Таким образом, масса одного моля вещества (молярная масса) равна массе одной частицы вещества, атома или молекулы, выраженной в а. е. м. и умноженной на NA.
Например, масса 1 моля лития, имеющего атомарную кристаллическую решётку, будет равна
7 а. е. м. х NA=7 х 1/NA г х NA моль−1= 7 г/моль,
а масса 1 моля кислорода, состоящего из двухатомных молекул
2 х 16 а. е. м. х NA=2 х 16 х 1/NA г х NA моль−1=32 г/моль.
То есть, из определения а. е. м. вытекает, что молярная масса вещества, выраженная в граммах на моль, численно равна массе мельчайшей частицы (атома или молекулы) этого вещества, выраженной в атомных единицах массы.

При нормальных условиях объём одного моля идеального газа составляет 22,413 996(39) л[7]. Значит, один моль кислорода занимает объём 22,413 996(39) л (для простых расчётов 22,4 л) и имеет массу 32 г.

Произошедшее переопределение[править | править код]

На XXIV ГКМВ 17—21 октября 2011 года была принята резолюция[8], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить четыре основные единицы СИ, включая моль. Предполагалось, что новое определение моля будет базироваться на фиксированном численном значении постоянной Авогадро, которой будет приписано точное значение, основанное на результатах измерений, рекомендованных CODATA[9]. В связи с этим в резолюции сформулировано следующее положение, касающееся моля[8]:

Моль останется единицей количества вещества; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Авогадро равным в точности 6,02214X⋅1023, когда она выражена единицей СИ моль −1.

Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые должны были быть определены в дальнейшем на основании наиболее точных рекомендаций CODATA.

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение моля, и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году[10].

По мнению Международного бюро мер и весов (МБМВ), новое определение моля сделало его независящим от определения килограмма, а также подчеркнуло различие между физическими величинами количество вещества и масса[11].

Кратные и дольные единицы[править | править код]

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ. Причём, единица измерения «иоктомоль» может использоваться лишь формально, так как столь малые количества вещества должны измеряться отдельными частицами (1 имоль формально равен 0,602 частицы).

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 моль декамоль дамоль damol 10−1 моль децимоль дмоль dmol
102 моль гектомоль гмоль hmol 10−2 моль сантимоль смоль cmol
103 моль киломоль кмоль kmol 10−3 моль миллимоль ммоль mmol
106 моль мегамоль Ммоль Mmol 10−6 моль микромоль мкмоль µmol
109 моль гигамоль Гмоль Gmol 10−9 моль наномоль нмоль nmol
1012 моль терамоль Тмоль Tmol 10−12 моль пикомоль пмоль pmol
1015 моль петамоль Пмоль Pmol 10−15 моль фемтомоль фмоль fmol
1018 моль эксамоль Эмоль Emol 10−18 моль аттомоль амоль amol
1021 моль зеттамоль Змоль Zmol 10−21 моль зептомоль змоль zmol
1024 моль иоттамоль Имоль Ymol 10−24 моль иоктомоль имоль ymol
     применять не рекомендуется

Молярная масса[править | править код]

Основная статья: Молярная масса

Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента, то есть масса атомов вещества, взятых в количестве, равном числу Авогадро. В этом случае молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой — массой атома элемента, выраженной в а. е. м. (атомная единица массы). Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности[12].

Молярный объём[править | править код]

Основная статья: Молярный объём

Моля́рный объём Vm — объём одного моля вещества (простого вещества, химического соединения или смеси) при данной температуре и давлении; величина, получающаяся от деления молярной массы M вещества на его плотность ρ: таким образом, Vm = M. Молярный объём характеризует плотность упаковки молекул в данном веществе. Для простых веществ иногда используется термин атомный объём. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярного объёма является кубический метр на моль (русское обозначение: м3/моль; международное: m3/mol).

Молярная теплоёмкость[править | править код]

Основная статья: Молярная теплоёмкость

Молярная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к количеству вещества, теплоёмкость одного моля вещества (в принципе разная для различных веществ, хотя в свете закона Дюлонга — Пти — имеет близкое значение, и даже приближенно совпадает в достаточно широких пределах изменения температуры у многих веществ). Это — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу, или — произведение удельной теплоёмкости элемента на его атомную массу дает количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 моля этого элемента на 1°С (или, что равнозначно, на 1 К). В Международной системе единиц (СИ) молярная теплоёмкость измеряется в джоулях на моль на кельвин, Дж/(моль·К). Иногда используются и производные единицы, как Дж/(кмоль·К), или внесистемные единицы: калория/(кг·К) и т. д.

Мольная доля[править | править код]

Основная статья: Мольная доля

Мольная доля вещества — способ выражения концентрации, отношение количества вещества к общему количеству всех веществ, содержащихся в смеси[13]:

где
 — мольная доля вещества A в смеси;
 — количество вещества A, содержащееся в смеси (измеряется в молях);
 — сумма количества вещества всех компонентов раствора (измеряется в молях).

Праздник «День моля»[править | править код]

Основная статья: День моля

День моля — неофициальный праздник, отмечаемый химиками Северной Америки 23 октября между 6:02 утра и 6:02 вечера (6:02 10/23 в американской нотации времени и даты). Эти время и дата выбраны в соответствии с численным значением постоянной Авогадро, приблизительно равной 6,02⋅1023 моль−1. Праздник также отмечается во многих школах США и Канады[14].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Термин грамм-атом применительно к молю атомов в настоящее время также мало используется.
  2. Моль (единица количества вещества) // Мёзия — Моршанск. — М. : Советская энциклопедия, 1974. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 16).
  3. 1 2 SI unit of amount of substance (mole) (англ.) Резолюция XIV Генеральной конференции по мерам и весам (1971)
  4. On the revision of the International System of Units // IUPAC
  5. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Официальный интернет-портал правовой информации. Дата обращения 19 марта 2018.
  6. CODATA Value: Avogadro constant
  7. CODATA Value: molar volume of ideal gas (273,15 K, 101,325 kPa)
  8. 1 2 On the possible future revision of the International System of Units, the SI (англ.) Резолюция 1 XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
  9. Towards the «New SI»… (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
  10. On the future revision of the International System of Units, the SI (англ.). Resolution 1 of the 25th CGPM (2014). BIPM. Дата обращения 9 октября 2015.
  11. Why change the SI? (англ.) на сайте Международного бюро мер и весов
  12. Дерябина Г. И., Кантария Г. В. 2.2. Моль, молярная масса. Органическая химия: веб-учебник. Дата обращения 26 июня 2017. Архивировано 29 июля 2012 года.
  13. Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин / Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103. — М.: Наука, 1984. — 40 с.
  14. What Is Mole Day? (англ.) на сайте National Mole Day Foundation, Inc.

Ссылки[править | править код]