Химия. 11 класс

Молярная масса

Использование единицы измерения количества вещества позволяет взвешивать вещества определёнными порциями количеством 1 моль или несколько молей. Масса одного моля вещества численно равна молярной массе М. Её также можно рассчитать делением массы порции вещества m на его химическое количество (число молей):

Таким образом, молярная масса — величина, равная отношению массы порции вещества к его химическому количеству.

Размерность молярной массы — кг/моль, но химики чаще пользуются дольной единицей г/моль. Численно молярная масса равна относительной молекулярной (формульной) массе. Справедливо только численное равенство, поскольку речь идёт о разных физических величинах. Молярная масса характеризует порцию вещества, содержащую 6,02 ∙ 10²³ частиц, относительная молекулярная масса — одну частицу (молекулу, формульную единицу и др.). Например, M_r(СО₂) = 44, значит, M(СО₂) = 44 г/моль. Молярная масса зависит как от количественного, так и от качественного состава вещества (рис. 8).

Зная требуемое для химической реакции количество вещества, легко рассчитать его массу по формуле:

Так, например, для синтеза нужен оксид меди(II) количеством 0,25 моль. Поскольку молярная масса M(CuO) = 80 г/моль, то масса его порции составляет: m(CuO) = M(CuO) ∙ n(CuO) = 0,25 моль ∙ 80 г/моль = 20 г, то есть экспериментатор должен взвесить 20 г оксида меди(II).

Помимо молярной массы, каждое вещество имеет молярный объём V_m, то есть объём вещества количеством 1 моль.

Молярный объём газа V_m — величина, равная отношению объёма данной порции вещества V(Х) к его химическому количеству n(Х) в этой порции:

Молярный объём твёрдых веществ и жидкостей зависит от их плотности. Молярный объём воды, кислоты, металла и соли различен, потому что их плотности тоже отличаются (рис. 8). Молярный объём вещества можно также рассчитать, применив известную формулу :

где ρ — плотность вещества.

Например, молярный объём уксусной кислоты:

Рассчитаем молярный объём двух произвольно выбранных газов — азота и метана (при нормальных условиях):

Итак, два произвольно выбранных различных газообразных вещества — метан и азот — количеством 1 моль при одинаковых условиях занимают один и тот же объём. Это характерно и для любых других газов. При нормальных условиях молярный объём газа V_m = 22,4 дм³/моль.

Напомним, что нормальные условия — это температура 0 °С (273 K), давление — 101,325 кПа.

Равенство объёмов разных газов количеством 1 моль, измеряемых в одних и тех же условиях, объясняется одинаковым числом молекул в случае обоих газов и одним и тем же расстоянием между молекулами. В газах, в отличие от жидких и твёрдых веществ, размеры молекул не оказывают значительного влияния на молярный объём.

Систематизируем важнейшие количественные характеристики вещества и их смесей (табл. 3).

Таблица 3. Количественные характеристики вещества, порции вещества и вещества в смеси

Количественные характеристики
Вещество			Порция вещества
Величина	Обозначение и единицы измерения		Величина	Обозначение и единицы измерения
Относительная молекулярная (формульная) масса	Mr	—	Масса	m	кг, г
Молярная масса	M	г/моль	Объём	V	м3
Молярный объём	Vm	дм3/моль	Количество вещества	n	моль
Плотность	ρ	кг/м3	Число структурных единиц (частиц)	N	—
Массовая доля элемента	ω	—; %
Вещество в смеси
Массовая доля вещества	ω	—; %	Молярная концентрация вещества	с	моль/дм3
Объёмная доля вещества	φ	—; %