Что такое моль в химии. Количество вещества.Моль. Молярная масса

Инструкция

Зная такую величину, как количество ν, найдите число молекул в нем. Для этого количество вещества, измеренное в молях, умножьте на постоянную Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль), которая равна числу молекул в 1 моле вещества N=ν/ NА. Например, если имеется 1,2 моль поваренной соли, то в ней содержится N=1,2∙6,022∙10^23 ≈7,2∙10^23 молекул .

Если известна вещества, с помощью периодической таблицы элементов найдите его молярную массу. Для этого по таблице найдите относительные атомные массы атомов, из которых состоит молекул а, и сложите их. В результате получите относительную молекул ярную массу вещества, которая численно равна его молярной массе на моль. Затем, на весах измерьте массу исследуемого вещества в . Чтобы найти количество молекул в веществе , умножьте массу вещества m на постоянную Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль) и поделите результат на молярную массу M (N=m∙ NА/M).

Пример Определите количество молекул , которое содержится в 147 г . Найдите молярную массу . Ее молекул а состоит из 2-х атомов водорода одного серы и 4-х атомов кислорода. Их атомные массы равны 1, 32 и 16. Относительная молекул ярная масса равна 2∙1+32+4∙16=98. Она равна молярной массе, поэтому М=98 г/моль. Тогда количество молекул , содержащихся в 147 г серной кислоты, будет равно N=147∙6,022∙10^23/98≈9∙10^23 молекул .

Чтобы найти количество молекул газа в нормальных условиях при температуре 0ºС 760 мм рт. столба, найдите его объем. Для этого измеряйте или высчитайте V, в которой он находится в литрах. Чтобы найти количество молекул газа поделите этот объем на 22,4 л (объем одного моля газа в нормальных условиях), и умножьте на число Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль) N= V∙ NА/22,4.

Источники:

• как определить количество молекул

А. Авогадро в 1811 году, в самом начале развития атомной теории сделал предположение, что в равном количестве идеальных газов при одинаковом давлении и температуре содержится одинаковое число молекул. Позднее это предположение подтвердилось и стало необходимым следствием для кинетической теории. Теперь эта теория носит название – Авогадро.

Инструкция

Видео по теме

Молекула - это электрически нейтральная частица, обладающая всеми химическими свойствами, присущими данному конкретному веществу. В том числе и газам: кислороду, азоту, хлору и т.д. Как можно определить количество молекул газа?

Инструкция

Если вам необходимо подсчитать, кислорода содержится в 320 этого газа при нормальных условиях, прежде всего, определите, какое количество молей кислорода заключено в этом количестве. По таблице Менделеева, можно увидеть, что округленная атомная масса кислорода – 16 атомных единиц. Поскольку молекула кислорода – двухатомная, масса молекулы составит 32 атомные единицы. Следовательно, количество молей 320/32 = 10.

Дальше вам поможет универсальное число Авогадро, названное в , предположившего, что равные объемы идеальных при постоянных условиях содержат одинаковые количества молекул. Оно обозначается символом N(A) и очень велико – 6,022*10(23). Умножьте это число на вычисленное количество молей кислорода и вы узнаете, что искомое количество молекул в 320 граммах кислорода – 6,022*10(24).

А если вам кислорода, а также объем, занимаемый им, и температура? Как вычислить количество его молекул при таких данных? И тут нет ничего сложного. Надо лишь записать универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона для идеальных газов:

Где P – давление газа в паскалях, V – его объем в кубических метрах, R – универсальная газовая постоянная, M – масса газа, а m – его молярная масса.

Cлегка преобразуя это уравнение, вы получите:

Поскольку у вас есть все необходимые данные (давление, объем, температура заданы изначально, R = 8,31, а молярная масса кислорода = 32 грамма/моль), вы элементарно найдете массу газа при данном объеме, давлении и . А дальше задача решается точно так же, как и в вышеописанном примере: N(A)M/m. Произведя вычисления, вы узнаете, сколько молекул кислорода содержится при заданных условиях.

Видео по теме

Полезный совет

Ни один реальный газ (включая кислород), конечно же, не является идеальным, поэтому уравнение Менделеева-Клапейрона можно использовать для расчетов лишь при условиях, не очень сильно отличающихся от нормальных.

Молекула обладает настолько мизерными размерами, что количество молекул даже в крохотной крупинке или капле какого-либо вещества будет просто грандиозным. Оно не поддается измерению с помощью обычных методов исчисления.

Что такое «моль» и как с его помощью находить количество молекул в веществе

Для определения, сколько молекул находится в том или ином количестве вещества, используется понятие «моль». Моль – количество вещества, в котором находится 6,022*10^23 его молекул (или атомов, или ионов). Эта громадная величина носит название «постоянная Авогадро», она названа в честь знаменитого итальянского ученого. Величина обозначается NA. С помощью постоянной Авогадро можно очень легко определить, сколько молекул содержится в любом количестве молей любого вещества. Например, в 1,5 молях содержится 1,5*NA = 9,033*10^23 молекул. В тех случаях, когда требуется очень высокая точность измерения, необходимо использовать значение числа Авогадро с большим количеством знаков после запятой. Наиболее полная его величина составляет: 6,022 141 29(27)*10^23.

Как можно найти количество молей вещества

Определить, сколько молей содержится в каком-то количестве вещества, очень просто. Для этого нужно только иметь точную формулу вещества и таблицу Менделеева под рукой. Предположим, у вас есть 116 граммов обыкновенной поваренной соли. Вам нужно определить, сколько молей содержится в таком количестве (и, соответственно, сколько там молекул)?

Прежде всего вспомните химическую формулу поваренной соли. Она выглядит следующим образом: NaCl. Молекула этого вещества состоит из двух атомов (точнее, ионов): натрия и хлора. Какова ее молекулярная масса? Она складывается из атомных масс элементов. С помощью таблицы Менделеева вы знаете, что атомная масса натрия приблизительно равна 23, а атомная масса хлора – 35. Следовательно, молекулярная масса этого вещества составляет 23 + 35 = 58. Масса измеряется в атомных единицах массы, где за эталон принят самый легкий атом – водорода.

А зная молекулярную массу вещества, вы тут же сможете определить и ее молярную массу (то есть массу одного моля). Дело в том, что численно молекулярная и молярная масса полностью совпадают, у них только разные единицы измерения. Если молекулярная масса измеряется в атомных единицах, то молярная – в граммах. Следовательно, 1 моль поваренной соли весит приблизительно 58 граммов. А у вас, по условиям задачи, 116 граммов поваренной соли, то есть 116/58 = 2 моля. Умножив 2 на постоянную Авогадро, вы определите, что в 116 граммах натрия находится примерно 12,044*10^23 молекул, или примерно 1,2044*10^24.

Цель:
Познакомить учащихся с понятиями «количество вещества», «молярная масса» дать представление о постоянной Авогадро. Показать взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро, а также взаимосвязь молярной массы, массы и количества вещества. Научить производить расчёты.

1)Что такое количество вещества?
2) Что такое моль?
3)Сколько структурных единиц содержится в 1 моле?
4) Через какие величины можно определить количество вещества?
5) Что такое молярная масса, с чем численно совпадает?
6)Что такое молярный объем?

Количество вещества - физическая величина, которая означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов) Обозначается n (эн) измеряется в международной системе единиц (Си) моль
Число Авогадро - показывает число частиц в 1 моль вещества Обозначается NA измеряется в моль-1 имеет числовое значение 6,02*10^23
Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе. Молярная масса - физическая величина, которая показывает массу в 1 моля вещества Обозначается М измеряется в г/моль М = m/n
Молярный объем - физическая величина, которая показывает объем, который занимает любой газ количеством вещества 1 моль Обозначается Vm измеряется в л/моль Vm = V/n При н.у. Vm=22,4л/моль
МОЛЬ - это КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА, равное 6,02 . 10 23 структурных единиц данного вещества – молекул (если вещество состоит из молекул), атомов (если это атомарное вещество), ионов (если вещество является ионным соединением).
1 моль (1 М) воды = 6 . 10 23 молекул Н 2 О,

1 моль (1 М) железа = 6 . 10 23 атомов Fe,

1 моль (1 М) хлора = 6 . 10 23 молекул Cl 2 ,

1 моль (1 М) ионов хлора Cl - = 6 . 10 23 ионов Cl - .

1 моль (1 М) электронов е - = 6 . 10 23 электронов е - .

Задачи:
1)Сколько молей кислорода содержится в 128 г кислорода?

2) При грозовых разрядах в атмосфере происходит следующая реакция: N 2 + O 2 ® NO 2 . Уравняйте реакцию. Сколько молей кислорода потребуется для полного превращения 1 моля азота в NO 2 ? Сколько это будет граммов кислорода? Сколько граммов NO 2 образуется?

3) В стакан налили 180 г воды. Сколько молекул воды в стакане? Сколько это молей H 2 O?

4)Смешали 4 г водорода и 64 г кислорода. Смесь взорвали. Сколько граммов воды получилось? Сколько граммов кислорода осталось не израсходованным?

Домашнее задание: параграф 15, упр. 1-3,5

Молярный объем газообразных веществ.
Цель: образовательная – систематизировать знания учащихся о понятиях количество вещества, число Авогадро, молярная масса, на их основе сформировать представление о молярном объеме газообразных веществ; раскрыть сущность закона Авогадро и его практического применения;

развивающая – формировать способность к адекватному самоконтролю и самооценке; развивать умение логически мыслить, выдвигать гипотезы, делать аргументированные выводы.

Ход урока:
1.Организационный момент.
2.Объявление темы и целей урока.

3.Актуализация опорных знаний
4.Решение задач

Закон Авогадро – это один из самых важных законов химии (сформулирован Амадео Авогадро в 1811г), гласящий, что «в равных объемах разных газов, которые взяты при одинаковом давлении и температуре, содержится одинаковое число молекул».

Молярный объем газов – объем газа, содержащий 1 моль частиц этого газа.

Нормальные условия – температура 0 С (273 K) и давление 1 атм (760 мм ртутного столба или 101 325 Па).

Ответьте на вопросы:

1. Что называется атомом? (Атом – самая мелкая химически неделимая часть химического элемента, которая является носителем его свойств).

2. Что такое моль? (Моль - это количества вещества, которое равно 6,02.10^23 структурных единиц этого вещества – молекул, атомов, ионов. Это количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода).

3. В чем измеряется количество вещества? (В моль).

4. В чем измеряется масса вещества? (Масса вещества измеряется в граммах).

5. Что такое молярная масса и в чем она измеряется? (Молярная масса – это масса 1 моль вещества. Она измеряется в г/моль).

Следствия закона Авогадро.

Из закона Авогадро вытекают 2 следствия:

1. Один моль любого газа занимает одинаковый объем при одинаковых условиях. В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm. Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона (Рисунок 3).

Молярный объем газа при нормальных условиях - фундаментальная физическая постоянная, широко используемая в химических расчетах. Она позволяет применять объем газа вместо его массы. Значение молярного объема газа при н.у. является коэффициентом пропорциональности между постоянными Авогадро и Лошмидта

2. Молярная масса первого газа равна произведению массы молярной второго газа на относительную плотность по второму первого газа. Это положение имело огромное значение для развития химии, т.к. оно дало возможность определять частичный вес тел, которые способны переходить в парообразное или газообразное состояние. Следовательно, отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа, взятого при тех же условиях, называется плотностью первого газа по второму

1. Заполните пропуски:

Молярный объем - это физическая величина, которая показывает....................., обозначается...................., измеряется в...................... .

2. Запишите формулу по правилу.

Объем газообразного вещества (V) равен произведению молярного объема

(Vm) на количество вещества (n) ............................. .

3. Используя материал задания 3, выведите формулы для расчета:

а) объема газообразного вещества.

б) молярного объема.

Домашнее задание: параграф 16,упр. 1-5

Решение задач на вычисление количества вещества, массы и объема.

Обобщение и систематизация знаний по теме «Простые вещества»
Цель: обобщить и систематизировать знания обучающихся об основных классах соединений
Ход работы:

1)Организационный момент

2) Обобщение изученного материала:

а)Устный опрос по теме урока

б) Выполнение задания 1 (нахождение оксидов, оснований, кислот, солей среди заданных веществ)

в) Выполнение задания 2 (составление формул оксидов, оснований, кислот, солей)

3. Закрепление (самостоятельная работа)

5. Домашнее задание

2)
а)
- На какие две группы можно разделить вещества?

Какие вещества называются простыми?

На какие две группы делятся простые вещества?

Какие вещества называются сложными?

Какие сложные вещества известны?

Какие вещества называются оксидами?

Какие вещества называются основаниями?

Какие вещества называются кислотами?

Какие вещества называются солями?

б)
Выписать отдельно оксиды, основания, кислоты, соли:

KOH, SO 2 , HCI, BaCI 2 , P 2 O 5 ,

NaOH, CaCO 3 , H 2 SO 4 , HNO 3 ,

MgO, Ca(OH) 2 , Li 3 PO 4

Назвать их.

в)
Составить формулы оксидов, соответствующих основаниям и кислотам:

Гидроксид калия-оксид калия

Гидроксид железа(III)-оксид железа(III)

Фосфорная кислота-оксид фосфора(V)

Серная кислота-оксид серы(VI)

Составить формулу соли нитрата бария; по зарядам ионов, степени окисления элементов записать

формулы соответствующих гидроксидов, оксидов, простых веществ.

1. Степень окисления серы равна +4 в соединении:

2. К оксидам относится вещество:

3. Формула сернистой кислоты:

4. Основанием является вещество:

5. Соль K 2 CO 3 называется:

1- силикат калия

2- карбонат калия

3- карбид калия

4- карбонат кальция

6. В растворе какого вещества лакмус изменит окраску на красную:

2- в щелочи

3- в кислоте

Домашнее задание: повторить параграфы 13-16

Контрольная работа №2
«Простые вещества»

Степень окисления: бинарные соединения

Цель: научить составлять молекулярные формулы веществ, состоящих из двух элементов по степени окисления. продолжить закрепление навыка определения степени окисления элемента по формуле.
1. Степень окисления (с. о.) - это условный заряд атомов химического элемента в сложном веществе, вычисленный на основе предположения, что оно состоит из простых ионов.

Следует знать!

1) В соединениях с. о. водорода = +1, кроме гидридов .
2) В соединениях с. о. кислорода = -2, кроме пероксидов и фторидов
3) Степень окисления металлов всегда положительна.

Для металлов главных подгрупп первых трёх групп с. о. постоянна:
металлы IA группы - с. о. = +1,
металлы IIA группы - с. о. = +2,
металлы IIIA группы - с. о. = +3.
4) У свободных атомов и простых веществ с. о. = 0.
5) Суммарная с. о. всех элементов в соединении = 0.

2. Способ образования названий двухэлементных (бинарных) соединений.

3.

Задания:
Составьте формулы веществ по названию.

Сколько молекул содержится в 48 г оксида серы (IV)?

Степень окисления марганца в соединении К2МnO4 равна:

Максимальную степень окисления хлор проявляет в соединении, формула которого:

Домашнее задание: параграф 17, упр. 2,5,6

Оксиды. Летучие водородные соединения.
Цель: формирование знаний у учащихся о важнейших классах бинарных соединений – оксидах и летучих водородных соединениях.

Вопросы:
– Какие вещества называются бинарными?
– Что называется степенью окисления?
– Какую степень окисления будут иметь элементы, если они отдают электроны?
– Какую степень окисления будут иметь элементы, если они принимают электроны?
– Как определить, сколько электронов будут отдавать, или принимать элементы?
– Какую степень окисления будут иметь одиночные атомы или молекулы?
– Как будут называться соединения, если в формуле на втором месте стоит сера?
– Как будут называться соединения, если в формуле на втором месте стоит хлор?
– Как будут называться соединения, если в формуле на втором месте стоит водород?
– Как будут называться соединения, если в формуле на втором месте стоит азот?
– Как будут называться соединения, если в формуле на втором месте стоит кислород?
Изучение новой темы:
– Что общего в этих формулах?
– Как будут называться такие вещества?

SiO 2 , H 2 O, CO 2 , AI 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CO.
Оксиды – широко распространенный в природе класс веществ неорганических соединений. К оксидам относят такие хорошо известные соединения, как:

Песок (диоксид кремния SiO2 с небольшим количеством примесей);

Вода (оксид водорода H2O);

Углекислый газ (диоксид углерода CO2 IV);

Угарный газ (CO II оксид углерода);

Глина (оксид алюминия AI2O3 с небольшим количеством других соединений);

Большинство руд черных металлов содержат оксиды, например красный железняк - Fe2O3 и магнитный железняк - Fe3O4.

Летучие водородные соединения - наиболее практически важная группа соединений с водородом. К ним относятся такие часто встречающиеся в природе или используемые в промышленности вещества, как вода, метан и другие углеводороды, аммиак, сероводород, галогеноводороды. Многие из летучих водородных соединений находятся в виде растворов в почвенных водах, в составе живых организмов, а также в газах, образующихся при биохимических и геохимических процессах, поэтому весьма велика их биохимическая и геохимическая роль.
В зависимости от химических свойств различают:

Солеобразующие оксиды:

o основные оксиды (например, оксид натрия Na2O, оксид меди(II) CuO): оксиды металлов, степень окисления которых I-II;

o кислотные оксиды (например, оксид серы(VI) SO3, оксид азота(IV) NO2): оксиды металлов со степенью окисления V-VII и оксиды неметаллов;

o амфотерные оксиды (например, оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al2О3): оксиды металлов со степенью окисления III-IV и исключения (ZnO, BeO, SnO, PbO);

Несолеобразующие оксиды: оксид углерода(II) СО, оксид азота(I) N2O, оксид азота(II) NO, оксид кремния(II) SiO.

Домашнее задание: параграф 18, упр.1,4,5

Основания.
Цель:
познакомить учащихся с составом, классификацией и представителями класса оснований

продолжить формирование знаний об ионах на примере сложных гидроксид-ионов

продолжить формирование знаний о степени окисления элементов, химической связи в веществах;

дать понятие о качественных реакциях и индикаторах;

формировать навыки обращения с химической посудой и реактивами;

формировать бережное отношение к своему здоровью.

Кроме бинарных соединений, существуют сложные вещества, например основания, которые состоят из трех элементов: металла, кислорода п водорода.
Водород и кислород в них входит в виде гидроксогруппы ОН -. Следовательно, гидроксогруппа ОН- представляет собой ион, только не простой, как Na+ или Сl-, а сложный - ОН- - гидроксид-ион.

Основания - это сложные вещества, состоящие из ионов металлов и связанных с ними одного или нескольких гидроксид ионов.
Если заряд иона металла 1+, то, разумеется, с ионом металла связана одна гидроксогруппа ОН-, если 2+, то две и т. д. Следовательно, состав основании можно записать общей формулой: М(ОН)n, где М - металл, m - число групп ОН и в то же время заряд иона (степень окисления) металла.

Названия оснований состоят из слова гидроксид н наименования металла. Например, Na0Н - гидроксид натрия. Са(0Н)2 - гидроксид кальция.
Если же металл проявляет переменную степень окисления, то ее величину так же, как и для бинарных соединений, указывают римской цифрой в скобках и произносят в конце названия основания, например: СuОН - гидроксид меди (I), читается "гидроксид меди один"; Сг(ОН), - гидроксид меди (II), читается «гидроксид меди два».

По отношению к воде основания делятся на две группы: растворимые NaOH, Са(ОН)2, K0Н, Ва(ОН)? и нерастворимые Сг(ОН)7, Ке(ОН)2. Растворимые основания также называют щелочами. О том, растворимо основание или нерастворимо в воде, можно узнать с помощью таблицы "Растворимость оснований, кислот и солей в воде".

Гидроксид натрия NaОН - твердое белое вещество, гигроскопичное и поэтому расплывающееся на воздухе; хорошо растворяется в воде, при этом выделяется теплота. Раствор гидроксида натрия в воде мылкий на ощупь и очень едкий. Он разъедает кожу, ткани, бумагу и другие материалы. За это свойство гидроксид натрия получил название едкого натра. С гидроксидом натрия и его растворами надо обращаться осторожно, опасаясь, чтобы они не попали на одежду, обувь, а тем более на руки и лицо. На коже от этого вещества образуются долго не заживающие раны. NaОН применяют в мыловарении, кожевенной и фармацевтической промышленности.

Гидроксид калия КОН - тоже твердое белое вещество, хорошо растворимое в воде, с выделением большого количества теплоты. Раствор гидроксида калия, как и раствор едкого натра, мылок на ощупь и очень едок. Поэтому гидроксид калия иначе называют едкое кали. Применяют его в качестве добавки при производстве мыла, тугоплавкого стекла.

Гидроксид кальция Са(ОН)2 или гашеная известь, - рыхлый белый порошок, немного растворимый в воде (в таблице растворимости против формулы Са(ОН)а стоит буква М, что означает малорастворимое вещество). Получается при взаимодействии негашеной извести СаО с водой. Этот процесс называют гашением. Гидроксид кальция применяют в строительстве при кладке и штукатурке стен, для побелки деревьев, для получения хлорной извести, которая является дезинфицирующим средством.

Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой. При пропускании через известковую воду СО2 она мутнеет. Такой опыт служит для распознавания углекислого газа.

Реакции, с помощью которых распознают определенные химические вещества, называют качественными реакциями.

Для щелочей тоже существуют качественные реакции, с помощью которых растворы щелочей можно распознать среди растворов других веществ. Это реакции щелочей с особыми веществами - индикаторами (лат. «указателями»). Если к раствору щелочи добавить несколько капель раствора индикатора, то он изменит свой цвет

Домашнее задание: параграф 19 , упр.2-6, таблица 4

Цель: Познакомить учащихся с понятиями «количество вещества», «молярная масса» дать представление о постоянной Авогадро. Показать взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро, а также взаимосвязь молярной массы, массы и количества вещества. Научить производить расчёты.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка д/з по теме: «Типы химических реакций»

III. Изучение нового материала

1. Количество вещества – моль

Вещества вступают в реакцию в строго определённых соотношениях. Например, чтобы получить вещество вода нужно взять столько водорода и кислорода, чтобы на каждые две молекулы водорода приходилась одна молекула кислорода:

2Н 2 + O 2 = 2Н 2 О

Чтобы получить вещество сульфид железа, нужно взять столько железа и серы, чтобы на каждый атом железа приходился один атом серы.

Чтобы получить вещество оксид фосфора, нужно взять столько молекул фосфора и кислорода, чтобы на четыре молекулы фосфора приходилось пять молекул кислорода.

Определить количество атомов, молекул и других частиц на практике невозможно – они слишком малы и не видны невооружённым глазом. Для определения числа структурных единиц (атомов, молекул) в химии применяют особую величину – количество вещества (v – ню) . Единицей количества вещества является моль .

• Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных частиц (атомов, молекул), сколько атомов содержится в 12 г углерода.

Экспериментально установлено, что 12 г углерода содержит 6·10 23 атомов. Значит один моль любого вещества, независимо от его агрегатного состояния содержит одинаковое число частиц – 6· 10 23 .

• 1 моль кислорода (O 2) содержит 6·10 23 молекул.
• 1 моль водорода (Н 2) содержит 6·10 23 молекул.
• 1 моль воды (Н 2 O) содержит 6·10 23 молекул.
• 1 моль железа (Fe) содержит 6·10 23 молекул.

Задание: Используя полученную информацию, ответьте на вопросы:

а) сколько атомов кислорода содержится в 1 моле кислорода?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов.

б) сколько атомов водорода и кислорода содержится в 1 моле воды (Н 2 O)?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов водорода и 6·10 23 атомов кислорода.

Число 6·10 23 названо постоянной Авогадро в честь итальянского учёного 19 века и обозначается NА. Единицы измерения атомы/моль или молекулы/моль.

2. Решение задач на нахождение количества вещества

Часто нужно знать, сколько частиц вещества содержится в определённом количестве вещества. Или же найти количество вещества по известному числу молекул. Эти расчёты можно сделать по формуле:

где N – число молекул, NА – постоянная Авогадро, v – количество вещества. Из этой формулы можно выразить количество вещества.

v = N / NА

Задача 1. Сколько атомов содержится в 2 молях серы?

N = 2·6·10 23 = 12·10 23 атомов.

Задача 2. Сколько атомов содержится в 0,5 молях железа?

N = 0,5·6·10 23 = 3·10 23 атомов.

Задача 3. Сколько молекул содержится в 5 молях углекислого газа?

N = 5·6·10 23 = 30·10 23 молекул.

Задача 4. Какое количество вещества составляет 12·10 23 молекул этого вещества?

v = 12·10 23 / 6·10 23 = 2 моль.

Задача 5. Какое количество вещества составляет 0,6·10 23 молекул этого вещества?

v = 0,6·10 23 / 6·10 23 = 0,1 моль.

Задача 6. Какое количество вещества составляет 3·10 23 молекул этого вещества?

v = 3·10 23 / 6·10 23 = 0,5 моль.

3. Молярная масса

Для химических реакций нужно учитывать количество вещества в молях.

В: Но как на практике отмерить 2, или 2,5 моль вещества? В каких единицах лучше всего измерять массу веществ?

Для удобства в химии используют молярную массу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества.

Обозначается – М. Измеряется в г/моль.

Молярная масса равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

Молярная масса – величина постоянная. Численное значение молярной массы соответствует значению относительной атомной или относительной молекулярной массы.

В: Как можно найти значения относительной атомной или относительной молекулярной массы?

Мr (S) = 32; M (S) = 32 г/моль – что соответствует 1 молю серы

Мr (Н 2 О) = 18; М (Н 2 О) = 18 г/моль – что соответствует 1 молю воды.

4. Решение задач на нахождение массы вещества

Задача 7. Определить массу 0,5 моль железа.

Задача 8. Определить массу 0,25 моль меди

Задача 9. Определить массу 2 моль углекислого газа (СO 2)

Задача 10. Сколько молей оксида меди – CuО составляют 160 г оксида меди?

v = 160 / 80 = 8 моль

Задача 11. Сколько молей воды соответствуют 30 г воды

v = 30/18 = 1,66 моль

Задача 12. Сколько молей магния соответствует его 40 граммам?

v = 40 /24 = 1,66 моль

IV. Закрепление

Фронтальный опрос:

1. Что такое количество вещества?
2. Чему равен 1 моль любого вещества?
3. Что такое молярная масса?
4. Отличается ли понятия «моль молекул» и «моль атомов»?
5. Объясните на примере молекулы аммиака NН3.
6. Зачем необходимо знать формулы при решении задач?

Задачи:

1. Сколько молекул содержится в 180 граммах воды?
2. Сколько молекул составляет 80 г углекислого газа?

V. Домашнее задание

Изучить текст параграфа, составить две задачи: на нахождение количества вещества; на нахождение массы вещества.

Литература:

1. Гара Н.Н. Химия. Уроки в 8 классе: пособие для учителя. _ М.: Просвещение, 2009.
2. Рудзитес Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 8 класс.: Учебник для общеобразовательных учебных учреждений – М.: Просвещение, 2009.

В качестве единицы количества вещества в химии используют моль. Моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода 12 С. Это число точно определено, составляет 6,02 . 10 23 моль -1 и носит название постоянная Авогадро. Обозначается количество вещества символом n B ; например, n CaO = 2 моль, т.е. количество вещества оксида кальция равно 2 моль, т.е. содержит 2 6,02 . 10 23 =12,04 . 10 23 формульных единиц СаО.

Массу одного моля вещества В называют молярной массой (обозначение М В) . Единицами измерения молярной массы являются г/моль и кг/моль .

Вещество может быть также охарактеризовано относительной молекулярной массой, равной массе молекулы или иной структурной единицы вещества, отнесенной к 1/12 массы одного атома изотопа углерода 12 С (обозначение M r (B)) . Относительная молекулярная масса является величиной безразмерной. Относительные молекулярные массы элементов, называемые обычно относительными атомными массами (А r (B)) , приведены в ПСЭМ. Относительные атомные массы наиболее употребительных элементов необходимо запомнить (табл. 1.2).

Молярная масса вещества В (символ M B , единица – кг/моль) – это масса вещества В (m B), деленная на количество вещества n B , или это масса 1 моль вещества (6,02 . 10 23 формульных единиц вещества (атомов, молекул, ионов, электронов и т.д.)). Молярная масса вещества (М В) численно равна относительной молекулярной массе, например: относительная молекулярная масса натрия M r (Na)=22,98977, а молярная масса натрия равна М Na =22,98977 г/моль. Относительные атомные массы элементов используют для вычисления молярных масс соединений.

Таблица 1.2. Округленные значения относительных атомных масс некоторых элементов

Пример 1.1. Найти молярную массу серной кислоты (H 2 SO 4).

Решение. Молярная масса серной кислоты численно равна сумме двух относительных атомных масс водорода, одной относительной атомной массы серы и четырех относительных атомных масс кислорода и измеряется в граммах на моль (г/моль):

Количество вещества равно отношению массы вещества, выраженной в граммах или килограммах, к молярной массе вещества:

Пример 1.2. Найти количество вещества серной кислоты, если масса серной кислоты составляет 500 г.

Решение.

Согласно закону Авогадро в равных объемах любых газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул. Из закона Авогадро следует, что при температуре 273,15 К (0 о С) и давлении 101325 Па (нормальные условия, н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 дм 3 (л). Эта величина носит название молярный объем (V B). Объем газа, находящегося при произвольных условиях, может быть приведен к нормальным условиям с использованием формулы Менделеева–Клапейрона

где р – давление газа; V – объем газа; m B – масса газа; М В – молярная масса газа; Т – температура в градусах термодинамической шкалы Кельвина (К); R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль К), или (лкПа)/(мольК) в СИ, или 0,08206 (латм)/(мольК), если давление выражено в атмосферах, или 62,36 (лмм рт. ст.)/(мольК), если давление выражено в мм ртутного столба.

При решении задач возможно использование округлённых значений температуры 273 К и давления 10 5 Па, соответствующих нормальным условиям, а также значения универсальной газовой постоянной 8,3Дж/(мольК),

Пример 1.3. Найти количество вещества углекислого газа, если его объем при нормальных условиях составляет 5 дм 3 .

Решение. Составим пропорцию:

1 моль газа занимает объем 22,4 л,

х моль газа занимает объем 5 л.

;

Постоянная Авогадро может быть использована для нахождения числа формульных единиц вещества*, числа атомов и т.п.

Пример 1.4. Найти число формульных единиц серной кислоты, число атомов водорода, серы и кислорода, содержащихся в 1000 г H 2 SO 4 .

Решение. Найдем количество вещества серной кислоты, используя формулу (1.1):

Составим пропорцию:

1 моль кислоты содержит 6,02 . 10 23 формульных единиц H 2 SO 4 ,

10,2 моль - “ - - “- х - “- - “- .

* Термин «формульная единица» может быть использован в тех случаях, когда термин «молекула» не соответствует реальным структурным единицам вещества. Так, в кристаллическом хлориде натрия невозможно выделить отдельные молекулы NaCl. Поэтому вместо термина «молекула NaCl» правильнее использовать термин «формульная единица NaCl» как отражающий состав соединения. Это применимо и к серной кислоте.

Одна формульная единица серной кислоты содержит 2 атома водорода, следовательно, 1000 г, или 10,2 моль, серной кислоты содержат 26,14 . 10 24 =1,22810 25 атомов водорода. Соответственно число атомов серы и кислорода составит 16,1410 24 =6,14 . 10 24 атомов серы и 46,1410 24 =2,45610 25 атомов кислорода.

Химические формулы

Химические формулы выражают количественный и качественный состав соединения и одновременно обозначают массу, соответствующую 1 моль вещества. Например, формула азотной кислоты HNO 3 означает: 1) это вещество образовано 1 атомом водорода, 1 атомом азота и 3 атомами кислорода или одним ионом водорода (Н +) и одним нитрат-ионом (); 2) на 1 массовую часть водорода в азотной кислоте приходится 14 массовых частей азота и 48 массовых частей кислорода; 3) масса 1 моль азотной кислоты равна 63г; 4) количество вещества азотной кислоты равно 1 моль; 5) 6,0210 23 формульных единиц азотной кислоты содержится в 1 моль этого вещества. Химические формулы используются для разнообразных расчётов.

Пример 1.5. Найти процентное содержание кальция, водорода и кислорода в гидроксиде кальция Са(OН) 2 .

Решение. Найдем молярную массу гидроксида кальция. Для этого в таблице ПСЭМ найдем относительные атомные массы кальция, кислорода и водорода и подставим их в формулу:

Можно также воспользоваться более удобной формулой:

Для нахождения процентного содержания кальция составим пропорцию:

74 г Са(OН) 2 содержат 40 г кальция,

100 г - “ - - “ - х г - “ – .

Следовательно, процентное содержание кальция в Са(OН) 2 составит:

Аналогично находим процентное содержание водорода и кислорода:

74 г Са(OН) 2 содержат 2 г водорода,

100 г - “ - - “ - х г - “ – ,

74 г Са(OН) 2 содержат 32 г кислорода,

100 г - “ - - “ - х г - “ – ,

Проверим правильность вычислений. Суммарное содержание всех трех элементов в гидроксиде кальция составляет:

54,05+2,70+43,24=99,99 %.

Отклонение полученной величины от 100 % на 0,01% связано с округлением результатов.

Пример 1.6. Найти массу одной формульной единицы (молекулы) хлорида натрия (поваренной соли).

Решение.

1 моль NaCl содержит 6,0210 23 формульных единиц (молекул). Молярная масса хлорида натрия составляет

Составим пропорцию:

масса 6,0210 23 молекул NaCl составляет 58,5 г,

масса 1 - “ - - “ - - “ - - “ - х г,

Пример 1.7. Найти простейшую формулу соединения, содержащего (по массе) 40 % углерода, 6,7 % водорода, 53,3 % кислорода, если плотность его паров по водороду составляет 15.

Решение. Обозначим числа атомов углерода, водорода и кислорода в простейшей формуле соединения через x, y и z. Молекулярные массы этих элементов равны 12, 1 и 16. Поэтому массы углерода, водорода и кислорода в составе соединения относятся как 12x:1y:16z. По условиям задачи это отношение равно 40:6,7:53,3. Следовательно,

12x:y:16z=40:6,7:53,3,

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим его члены на меньшее из них:

Таким образом, простейшая формула соединения – СН 2 О. Относительная молекулярная масса соединения М r =12+2+16=30. Относительная молекулярная масса, определенная по относительной плотности, составляет

Следовательно, простейшая и истинная формулы соединения совпадают.

Отметим, что простейшие и истинные формулы веществ совпадают далеко не всегда. Например, простейшая формула глюкозы имеет вид СН 2 О, а истинная – С 6 Н 12 О 6 . Следовательно, простейшая формула отражает только соотношение числа атомов элементов в молекуле (формульной единице), но не число этих атомов в молекуле. Для определения истинной формулы помимо простейшей формулы обязательно определение молярной массы соединения.

Химические уравнения

Химические уравнения показывают вещества, вступающие в химическую реакцию, и образующиеся в результате продукты, а также количественные отношения между всеми участниками реакции. Например, уравнение

2HCl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2H 2 O

означает, что в реакцию вступают 2 моль соляной кислоты и 1 моль гидроксида кальция; образуются 1 моль хлорида кальция и 2 моль воды, а массы исходных веществ и продуктов реакции удовлетворяют соотношению

Пример 1.8. Серная кислота (H 2 SO 4) реагирует с гидроксидом калия по уравнению

H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O.

Найти массу гидроксида калия, необходимую для реакции с 20 г серной кислоты, и массы сульфата калия и воды, образующиеся в результате реакции.

Решение. Молярные массы участников реакции составляют соответственно 98 (H 2 SO 4); 56 (KOH); 176 (K 2 SO 4) и 8 (H 2 O) г/моль. Из уравнения реакции следует, что 1 моль серной кислоты реагирует с 2 моль гидроксида калия или 98 г H 2 SO 4 взаимодействуют с 256=112 г KOH. Составим пропорцию:

98 г H 2 SO 4 реагируют со 112 г КОН,

20 г - “ - - “ - х г - “ - ,

Аналогично в соответствии с уравнением реакции запишем:

из 98 г H 2 SO 4 образуется 176 г K 2 SO 4 ,

из 20 г - “ - - “ - х г - “ - ,

из 98 г H 2 SO 4 образуется 36 г Н 2 O,

из 20 г - “ - - “ - х г - “ – ,

Пример 1.9. При взаимодействии серной кислоты и карбоната натрия выделилось 5,0 л углекислого газа (н.у.). Найти массы серной кислоты и карбоната натрия, взятые для реакции, а также массу сульфата натрия и воды, образовавшихся в результате реакции.

Решение. Запишем уравнение реакции:

H 2 SO 4 + Na 2 CO 3 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

Из уравнения реакции следует, что в реакцию вступают 1 моль серной кислоты и 1 моль карбоната натрия и образуются по 1 моль сульфата натрия, углекислого газа и воды. Иначе говоря, в реакцию вступают 98 г H 2 SO 4 и 106 г Na 2 CO 3 , а образуются 142 г Na 2 SO 4 , 44 г CO 2 и 18 г H 2 O. 1 моль углекислого газа, или 44 г, занимает при нормальных условиях объем, равный 22, 4 дм 3 (л).

Молярные массы участников реакции составят:

Из уравнения реакции следует:

для получения 22,4 л CO 2 необходимо взять 98 г H 2 SO 4 ,

- “ - - “ - 5 л - “ - - “ - х г - “ - ,

Количество углекислого газа можно выразить в граммах:

масса 22,4 л CO 2 составляет 44 г,

- “ - 5 л - “ - - “ - х г,

,

и при последующих вычислениях использовать массу газа, а не объём.

Основываясь на уравнении реакции, найдём массы Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4 и H 2 O.

Для получения 44 г CO 2 необходимо взять 106 г Na 2 CO 3 ,

при получении 44 г CO 2 образуется 142 г Na 2 SO 4 ,

- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ – ,

при получении 44 г CO 2 образуется 18 г H 2 O,

- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ –,

.

Контрольные задачи

1. Найдите количество вещества азотной кислоты, если её масса составляет 100 г.

Ответ: 1,59 моль.

2. Найдите количество вещества азота, если его объем при нормальных условиях составляет 15 дм 3 .

Ответ: 0,67 моль.

3. Найдите число формульных единиц гидрокарбоната кальция, число атомов кальция, водорода, углерода и кислорода, содержащихся в 300 г Ca(HCO 3) 2 .

Ответ:

4. Найдите процентное содержание магния, азота и кислорода в нитрате магния Mg(NO 3) 2 .

Ответ: ω Mg =16,2; ω N =18,9;ω О =64,9 %.

5.Найдите массу одной молекулы хлора.

Ответ:1,18 . 10 -22 г.

6. Найдите массу гидроксида кальция, необходимую для реакции с 10 г хлороводорода, и массы хлорида кальция и воды, образующиеся в результате реакции

2HCl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2H 2 O.

Ответ:

7. Найдите массы оксида кальция, воды и объем углекислого газа, образующиеся при термическом разложении 200 г гидрокарбоната кальция по реакции

Сa(HCO 3) 2 =CaO+H 2 O+2 CO 2 .

Ответ:

8. Найдите массы карбоната натрия и хлорида кальция, необходимые для получения 10 г карбоната кальция по реакции

Na 2 CO 3 + СаCl 2 = СаCO 3 ↓ + 2NaCl.

Ответ:

9. Найдите объём газообразного аммиака (н.у.) и массу серной кислоты, необходимые для получения 50 г сульфата аммония по реакции 2NH 3 + H 2 SO 4 =(NH 4) 2 SO 4 .

Ответ:

Строение атома

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро состоит из заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Число протонов равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ. Например, порядковый номер кальция в ПСЭМ равен 20, следовательно, ядро кальция содержит 20 протонов. Число нейтронов определяется как разность между атомной массой изотопа элемента и его порядковым номером. Например, порядковый номер углерода в ПСЭМ равен 6, следовательно, ядро изотопа углерода 12 С содержит 12 – 6 = 6 нейтронов, а изотоп углерода 14 С содержит 14 – 6 = 8 нейтронов. Атомные массы элементов, приведенные в ПСЭМ, представляют собой средние атомные массы природной смеси различных изотопов элементов, поэтому эти величины не всегда могут быть использованы для нахождения числа нейтронов в ядре атома.

Заряд протона принято считать положительным. Он численно равен заряду электрона, который принято считать отрицательным. Атомы элементов электронейтральны, следовательно, число электронов в атоме равно числу протонов в ядре и равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ.

Электроны в атоме образуют электронные уровни и подуровни. Число электронных уровней атома равно номеру периода в ПСЭМ, в котором располагается элемент . Например, элемент калий находится в четвертом периоде, следовательно, его электроны располагаются на 4 электронных уровнях. Электронные уровни могут быть обозначены целыми положительными числами от 1 до 7, что соответствует числу периодов в ПСЭМ. Эти числа носят название главного квантового числа , которое обозначается буквой n. В пределах электронного уровня электроны располагаются на электронных подуровнях . Максимально возможное число электронных подуровней на данном электронном уровне равно номеру уровня, однако в действительности число электронных уровней не превышает четырёх. Например, на 3-м электронном уровне может быть 3 электронных подуровня, а на 5-м и 6-м уровнях имеется только по 4 подуровня. Электронные подуровни обозначаются буквами латинского алфавита s ,p ,d ,f и носят название орбитального или побочного квантового числа . На 1-м электронном уровне имеется только один электронный подуровень – s. Это записывается как 1s. На втором электронном уровне находятся 2 электронных подуровня s и p. Эти подуровни обозначаются как 2s и 2p. Соответственно на 3-м электронном уровне электроны располагаются на трёх подуровнях – 3s, 3p и 3d, а на 4-м – на четырёх подуровнях – 4s, 4p, 4d и 4f. Максимальное количество электронов на s-подуровне составляет 2, на p-подуровне – 6, на d-подуровне – 10, а на f-подуровне – 14. Количество электронов, находящихся на электронном подуровне, обозначается правым верхним индексом. Например, если на р-подуровне 2-го электронного уровня находятся 3 электрона, то это записывается как 2p 3 , а 7 электронов на d-подуровне 3-го электронного уровня обозначаются как 3d 7 .

Если на электронном уровне находятся несколько подуровней, то электроны в первую очередь заполняют s-подуровень, затем – p-подуровень, далее – d-подуровень и в последнюю очередь – f-подуровень. Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням называется электронной формулой элемента.

Пример 1.10. Записать электронную формулу атома элемента хлор .

Решение. Порядковый номер хлора в ПСЭМ равен 17, следовательно, ядро атома хлора содержит 17 протонов и нейтральный атом имеет 17 электронов. Хлор находится в 3-м периоде ПСЭМ, следовательно, электроны расположены на трех электронных уровнях. На 1-м уровне имеется только один электронный подуровень s, на котором могут находиться максимально 2 электрона (1s 2). На 2-м уровне имеются 2 подуровня – s и p, на которых могут располагаться максимально 2 и 6 электронов, (соответственно (2s 2 и 2p 6)). На 3-м уровне могут быть 3 подуровня – s, p и d. Но на этом уровне у атома хлора находятся только 17-(2+2+6)=7 электронов. Два из них находятся на s- подуровне(3s 2) и 5 – на p-подуровне (3p 5). Таким образом, электронная формула хлора будет иметь вид 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

Электронные формулы первых 20 элементов ПСЭМ приведены в табл. 1.3.

Отметим, что изложенное применимо в полной мере только к элементам первых трёх периодов ПСЭМ.

Периодическая система

Периодический закон Д.И. Менделеева формулируется так: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Таблица периодического закона (табл.1.4) состоит из 8 вертикальных колонок, называемых группами , и 7 горизон-

тальных строк, называемых периодами . Группы состоят из 2

подгрупп, называемых главными и побочными. Главные подгруппы начинаются с элементов 1-го или 2-го периода

(водорода, гелия, лития, бериллия, бора, углерода, азота, кислорода, фтора),а побочные – с элементов 4-го периода (скандия,

Таблица 1.3.Электронные формулы элементов ПСЭМ

титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка). Периоды делятся на малые (1,2 и 3-й) и боль- шие (4,5,6 и 7-й). Малые периоды состоят из одного ряда,а большие – из двух рядов. Кроме того, две группы элементов (лантаниды и актиниды) располагаются отдельно, в нижней части таблицы.

Элементы, находящиеся в одной группе и одной подгруппе, обладают большим сходством химических свойств.

Это связано с тем, что химические свойства элементов определяются в значительной степени числом электронов на внешней электронной оболочке, а элементы из одной группы и подгруппы имеют одинаковое число электронов на внешней электронной оболочке и аналогичное строение этой оболочки.

Таблица 1.4.Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Периоды

Ряды

Группы элементов

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

I

H

He

II

Li

Be

B

С

N

O

F

Ne

III

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

IV

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

V

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

VI

37 Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

VII

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

VIII

Cs

Ba

57* La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

IX

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

X

Fr

Ra

89* Ac

Ku

Ns

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

* Л А Н Т А Н И Д Ы

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

** А КТ И Н И Д Ы

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 (No)

103 (Lr)

Например, азот и фосфор находятся в главной подгруппе 5-й группы. На внешней оболочке каждого из этих элементов находится по 5 электронов, а строение внешних оболочек выражается формулами 2s 2 2p 3 (N) и 3s 2 3p 2 (Р). Число электронов на внешней электронной оболочке определяет способность атома образовывать соединения с другими атомами посредством химических связей. Один электрон на внешней оболочке может обычно образовывать одну химическую связь. Так, азот и фосфор могут образовывать 5 связей, а литий и натрий, у которых на внешней оболочке находится только по одному электрону (2s 1 – Li и 3s 1 – Na), образуют по одной связи. Атом химического элементаможет образовывать или постоянное, или переменное число связей. Например, кальций всегда образует только 2 связи, а азот может образовывать 1, 2, 3, 4 или 5 связей. Образование химических связей может сопровождаться потерей электронов атомом. В этом случае говорят, что атом проявляет положительную степень окисления (СО) . Примерами могут быть литий, натрий, калий, магний, кальций. Эти элементы в химических реакциях всегда отдают электроны, т.е. проявляют положительные СО . Атомы ряда элементов, напротив, в химических реакциях принимают электроны и проявляют отрицательные СО. Примерами могут быть кислород и фтор. Очень многие элементы, в зависимости от конкретной реакции, могут как отдавать, так и принимать электроны.

Часть элементов могут проявлять только одну СО, равную номеру группы. Эта СО называется высшей СО элемента. К таким элементам относятся, например, литий, натрий, магний, кальций, алюминий. Другие элементы помимо высшей СО могут проявлять и другие, низшие, СО. Например, фосфор может проявлять СО +5 и +3, а сера – +6 и +4.

Исключениями из элементов главных подгрупп являются фтор, который проявляет только СО, равную -1, а также гелий, неон и аргон, которые химических соединений не образуют, т.е. их СО равна нулю.

Степень окисления является важнейшим свойством элемента, определяющим его химические свойства. Основные СО ряда элементов ПСЭМ приведены в табл. 1.5.

Степень окисления элемента может быть использована для составления формулы химического соединения.

Таблица 1.5. Основные степени окисления некоторых элементов ПСЭМ

Пе- риод	Группы
	H +1; -1							He
	Li +1	Be +2	B +3	C +(2,4) -4	N +(1,2,3,4,5) -3	O -2	F -1	Ne
	Na +1	Mg +2	Al +3	Si	P 3,5	S +(2,4,6) -2	Cl +(1,3,5,7) -1	Ar
	K +1	Ca +2

Пример 1.11. Составить формулы соединений с кислородом натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора, серы и хлора в высших степенях окисления.

Решение. Сумма СО элементов в соединении, состоящем из двух элементов (бинарное соединение ), должна быть равна нулю. Следовательно, формула оксида натрия будет иметь вид Na 2 O, т.е. сумма СО атома кислорода (-2) и сумма СО двух атомов натрия будет равна нулю. Аналогично получим формулы оксидов других элементов: MgO; Al 2 O 3 ; SiO 2 ; P 2 O 5 ; SO 3 ; Cl 2 O 7 .

Очевидно, что все элементы, находящиеся в одной и той же подгруппе, будут иметь аналогичные формулы высших оксидов, например, элементы 5-й группы главной подгруппы (азот, мышьяк, сурьма и висмут) будут иметь высшие оксиды состава N 2 O 5 , As 2 O 5 , Sb 2 O 5, Bi 2 O 5 .

1.8. Контрольные вопросы и задачи

1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержит атом изотопа 25 Mg? Ответ: 12, 13, 12.

2. Какие из следующих элементов на внешнем уровне имеют 2 р-электрона (натрий, углерод, фосфор, сера, кальций, кремний) ?

Ответ: углерод, кремний.

3. Запишите электронную формулу элемента, имеющего в ПСЭМ порядковый номер 15.

Ответ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

4. Составьте формулу соединения мышьяка с серой, если СО мышьяка равна +5, а серы – - 2.

Ответ: As 2 S 5 .

5. Найдите СО серы в соединении Al 2 S 3 .

Инструкция

Чтобы найти моль вещества , нужно запомнить очень простое правило: масса одного моля любого вещества численно равна его молекулярной массе, только выражается в других величинах. А как определяется ? С помощью таблицы Менделеева вы узнаете атомную массу каждого элемента, входящего в молекулы вещества . Далее нужно сложить атомные массы с учетом индекса каждого элемента и получится ответ.

Посчитайте его молекулярную массу с учетом индекса каждого элемента: 12*2 + 1*4 + 16*3 = 76 а.е.м. (атомных единиц массы). Следовательно, его молярная масса (то есть масса одного моля) также составляет 76, только ее размерность: грамм/моль . Ответ: один моль селитры весит 76 грамм.

Предположим, вам задана такая задача. Известно, что масса 179,2 какого-то газа составляет 352 грамма. Необходимо определить, сколько весит один моль этого газа. Известно, что при нормальных условиях один моль любого газа или смеси газов занимает объем, приблизительно равный 22,4 литра. А у вас 179,2 литра. Произведите вычисление: 179,2/22,4 = 8. Следовательно, в этом объеме содержится 8 молей газа.

Разделив известную по условиям задачи массу на количество молей, получите: 352/8 = 44. Следовательно, один моль этого газа весит 44 грамма - это газ, СО2.

Если имеется какое-то количество газа массой М, заключенное в объеме V при заданной температуре Т и давлении P. Требуется определить его молярную массу (то есть найти, чему равен его моль ). Решить задачу вам поможет универсальное уравнение Менделеева-Клапейрона: PV = MRT/m, где m – та самая молярная масса, которую нам надо определить, а R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31. Преобразуя уравнение, получите: m = MRT/PV. Подставив в формулу известные величины, вы найдете, чему равен моль газа.

Полезный совет

В расчетах обычно используются округленные величины атомных весов элементов. Если требуется более высокая точность, то округление недопустимо.

Различные формулы помогут найти количество вещества, единицей измерения которого является моль . Также количество вещества можно найти по уравнению реакции, данной в задаче.

Инструкция

Если химическое вещество состоит из молекул, в одном моле этого вещества будет содержаться 6,02x10^23 молекул. Так, 1 моль водорода H2 – это 6,02x10^23 молекул H2, 1 моль воды H2O – это 6,02x10^23 молекул H2O, 1 моль C6H12O6 – это 6,02x10^23 молекул C6H12O6.

Если вещество состоит из атомов, в одном моле этого вещества будет содержаться то же Авогадрово число атомов - 6,02x10^23. Это относится, к примеру, к 1 молю железа Fe или серы S.

О чем говорит количество вещества

Итак, 1 моль любого химического вещества содержит Авогадрово число частиц, составляющих данное вещество, т.е. около 6,02x10^23 молекул или атомов. Общее количество вещества (число молей) латинской буквой n или греческой буквой «ню». Его можно найти по отношению общего количества молекул или атомов вещества к числу молекул в 1 моле – числу Авогадро:

n=N/N(A), где n – количество вещества (моль), N – количество частиц вещества, N(A) – число Авогадро.

Отсюда же можно выразить и число частиц в заданном количестве вещества:

Фактическую массу одного моля вещества называют его молярной массой и обозначают букой M. Она выражается в «граммах на моль» (г/моль), но численно равна относительной молекулярной массе вещества Mr (если вещество состоит из молекул) или относительной атомной массе вещества Ar, если вещество состоит из атомов.

Относительные массы элементов можно найти по таблице Менделеева (обычно при расчетах их округляют). Так, для водорода это 1, для лития – 7, для углерода – 12, для кислорода – 16 и т.д. Относительные молекулярные массы складываются из относительных атомных масс составляющих молекулы атомов. К примеру, относительная молекулярная масса воды H2O

Mr(H2O)=2xAr(H)+Ar(O)=2x1+16=18.

Относительные атомные и молекулярные массы – безразмерные величины, поскольку выражают массу атома и молекулы относительно условной единицы – 1/12 массы атома углерода.

В типовых задачах обычно требуется найти, сколько молекул или атомов содержится в заданном количестве вещества, составляет заданное количество вещества, сколько молекул в заданной массе. Важно понимать, что вещества указывает на число молей каждого элемента, входящего в его состав. То есть 1 моль H2SO4 содержит 2 моля атомов водорода H, 1 моль атомов серы S, 4 моля атомов кислорода O.