Количество вещества

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 (N_A = 6,02214076⋅10²³ «штука»/моль^[4]).

Количество вещества обозначается латинской ${\displaystyle n}$ (эн) и не рекомендуется обозначать греческой буквой ${\displaystyle \nu }$ (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^{[K 2]}. Однако в школьном курсе широко используется именно греческая буква ${\displaystyle \nu }$ (ню).

Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса: ${\displaystyle n=m/M}$ , 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: ${\displaystyle n}$ = V / V_m, где V — объём газа при нормальных условиях, а V_m — молярный объём газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль.

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

${\displaystyle n={\frac {m}{M}}={\frac {N}{N_{\mathrm {A} }}}={\frac {V}{V_{\mathrm {m} }}}}$

Комментарии

Источники

• Пресс И. А. Основы общей химии. — 3-е изд., стереотип. — СПб.: Химиздат, 2017. — 352 с. — ISBN 978-5-93808-286-1.