摩爾
我們?cè)诔踔谢瘜W(xué)里,學(xué)習(xí)過(guò)原子、分子、離子等構(gòu)成物質(zhì)的微粒,知道單個(gè)這樣的微粒是肉眼看不見(jiàn)的,也是難于稱(chēng)量的.但是,在實(shí)驗(yàn)室里取用的物質(zhì),不論是單質(zhì)還是化合物,都是可以稱(chēng)量的.生產(chǎn)上,物質(zhì)的用量當(dāng)然更大,常以噸計(jì).物質(zhì)之間的反應(yīng),既是按照一定個(gè)數(shù)、肉眼看不見(jiàn)的原子、分子或離子來(lái)進(jìn)行,而實(shí)際上又是以可稱(chēng)量的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng).所以,很需要把微粒跟可稱(chēng)量的物質(zhì)聯(lián)系起來(lái).
怎樣聯(lián)系起來(lái)呢?就是要建立一種物質(zhì)的量的基本單位,這個(gè)單位是含有同數(shù)的原子、分子、離子等等的集體.科學(xué)上,已經(jīng)建立把微粒跟微粒集體聯(lián)系起來(lái)的單位.那么,采取多大的集體作為物質(zhì)的量的單位呢?
近年來(lái),科學(xué)上應(yīng)用12g12C(即0.012kg12C)來(lái)衡量碳原子集體.12C就是原子核里有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子.12g12C含有的碳原子數(shù)就是阿伏加德羅[1]常數(shù).阿伏加德羅常數(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)已測(cè)得比較精確的數(shù)值.在這里,采用6.02×1023這個(gè)非常近似的數(shù)值.
摩爾是表示物質(zhì)的量的單位,每摩爾物質(zhì)含有阿伏加德羅常數(shù)個(gè)微粒.摩爾簡(jiǎn)稱(chēng)摩,符號(hào)mol.例如：
1mol碳原子含有6.02×1023個(gè)碳原子,
1mol氫原子含有6.02×1023個(gè)氫原子,
1mol氧分子含有6.02×1023個(gè)氧分子,
1mol水分子含有6.02×1023個(gè)水分子,
1mol二氧化碳分子含有6.02×1023個(gè)二氧化碳分子,
1mol氫離子含有6.02×1023個(gè)氫離子,
1mol氫氧根離子含有6.02×1023個(gè)氫氧根離子.
阿伏加德羅常數(shù)是很大的數(shù)值,但摩爾作為物質(zhì)的量的單位應(yīng)用極為方便.因?yàn)?mol12C的質(zhì)量是12g,即為6.02×1023個(gè)碳原子的質(zhì)量.由此,我們可以推算1mol任何原子的質(zhì)量.
一種元素的相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)①是以12C的質(zhì)量的1/12作為標(biāo)準(zhǔn),其它元素原子的質(zhì)量跟它相比較所得的數(shù)值,如氧的原子量是16,氫的原子量是1,鐵的原子量是55.85,等等.1個(gè)碳原子的質(zhì)量跟1個(gè)氧原子的質(zhì)量之比是12∶16.1mol碳原子跟1mol氧原子所含有的原子數(shù)相同,都是6.02×1023.1mol碳原子是12g,那么1mol氧原子就是16g.同理,1mol任何原子的質(zhì)量就是以克為單位,數(shù)值上等于該種原子的原子量.由此我們可以直接推知：
氫的原子量是1,1mol氫原子的質(zhì)量是1g,
鐵的原子量是55.85,1mol鐵原子的質(zhì)量是55.85g.
我們既然可以推算1mol任何原子的質(zhì)量,同樣地也可以推知,1mol任何分子的質(zhì)量,就是以克為單位,數(shù)值上等于該種分子的式量.
氫氣的式量是2,1mol氫氣分子的質(zhì)量是2g,
氧氣的式量是32,1mol氧氣分子的質(zhì)量是32g,
二氧化碳的式量是44,1mol二氧化碳分子的質(zhì)量是44g,
水的式量是18,1mol水分子的質(zhì)量是18g.
我們同樣也可以推知1mol離子的質(zhì)量.由于電子的質(zhì)量過(guò)于微小,失去或得到的電子的質(zhì)量可以略去不計(jì).
1molH+的質(zhì)量是1g,
1molOH-的質(zhì)量是17g,
1molCl-的質(zhì)量是35.5g.
對(duì)于離子化合物,我們也可以同樣推知,如1molNaCl的質(zhì)量是58.5g.
總之,摩爾像一座橋梁把單個(gè)的、肉眼看不見(jiàn)的微粒跟很大數(shù)量的微粒集體、可稱(chēng)量的物質(zhì)之間聯(lián)系起來(lái)了.
應(yīng)用摩爾來(lái)衡量物質(zhì)的量,在科學(xué)技術(shù)上十分方便.如從化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間的原子、分子等微粒的比值,可以直接知道它們之間物質(zhì)的量之比,
C＋O2＝CO2
1mol 1mol 1mol
二、關(guān)于摩爾質(zhì)量的計(jì)算
1mol物質(zhì)的質(zhì)量通常也叫做該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量,摩爾質(zhì)量的單位是“克/摩”,符號(hào)g/mol.物質(zhì)的質(zhì)量、摩爾質(zhì)量和物質(zhì)的量之間的關(guān)系可以用下式表示：
[例題1] 90g水相當(dāng)于多少摩水?
[解] 水的式量是18,水的摩爾質(zhì)量是18g/mol.
答：90g水相當(dāng)于5mol水.
[例題2] 2.5mol銅原子的質(zhì)量是多少克?
[解] 銅的原子量是63.5,銅的摩爾質(zhì)量是63.5g/mol.
2．5mol銅的質(zhì)量=63.5g/mol×2.5mol=158.8g
答：2.5mol銅原子的質(zhì)量等于158.8g.
[例題3] 4.9g硫酸里含有多少個(gè)硫酸分子?
[解] 硫酸的式量是98,硫酸的摩爾質(zhì)量是98g/mol.
4.9g硫酸的分子數(shù)=6.02×1023/mol×0.05mol
=3.01×1022
答：4.9g硫酸里含有3.01×1022個(gè)硫酸分子.