Основные характеристики вещества

Много ли молекул содержится в веществе? Очень много. Например, в 1 см3 будет содержаться 2,7⋅1019 молекул (число Лошмидта). Тот факт, что в веществе содержится так много молекул, приводит нас к тому, что нам нужно ввести более удобную характеристику для описания количества молекул в веществе. Такой характеристикой стало количество вещества ν;, измеряемое в молях. Это относительная величина, пропорциональная количеству молекул вещества. Она показывает, во сколько раз число молекул в рассматриваемом веществе отличается от некоторого фиксированного числа 6,02⋅1023 молекул, которое называют числом или постоянной Авогадро.

Количество вещества ν;= NNa, где N − количество молекул в веществе, Na =6,02⋅1023 моль−1 — постоянная Авогадро. В системе СИ: [ ν;]= моль.

В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество молекул N, равное постоянной Авогадро Na.

Закон Авогадро

В равных объемах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем.

В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273 К) и 101,3 кПа, объем 1 моля газа равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа.

Молекулы имеют чрезвычайно малые размеры и массу. Одноатомные молекулы будут иметь размеры порядка одного ангстрема (10−10 м). Сложные многоатомные молекулы будут иметь размеры в сотни и тысячи раз больше. Для удобной характеристики масс молекул часто будет использоваться внесистемная единица массы — атомная единица массы (а.е.м.):

1 а.е.м=1,67⋅10−27 кг.

Если считать, что вещество состоит из одинаковых по массе молекул, то справедливо сказать, что масса вещества будет равна числу молекул, умноженному на массу одной из них.

Масса вещества m = N ⋅ m 0, где − масса одной молекулы вещества.

Рассмотрим вещество в количестве 1 моль. Какую оно имеет массу? Ее будут называть молярной массой и обозначать μ;. Для ν;=1 моль имеем, что m = μ;, N = Na, то есть μ;= Na ⋅ m 0.

Молярная масса вещества − масса одного моля вещества: μ;= Na ⋅ m 0. В системе СИ: [ μ;]= кг/моль.

Для определения молярной массы обычно используют таблицу периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Например, для углерода С 12 а.е.м. соответствует молярной массе μ;=12⋅10−3 кг/моль.

Из вышеописанных соотношений можно получить формулу, связывающую количество вещества ν;, массу вещества m и молярную массу μ; вещества:

ν;= mμ;.