摩爾一詞來源于拉丁文moles,原意為大量和堆集.早在20世紀(jì)40至50年代,就曾在歐美的化學(xué)教科書中作為克分子量的符號.1961年,化學(xué)家E.A.Guggenheim將摩爾稱為“化學(xué)家的物質(zhì)的量”,并闡述了它的涵義.同年,在美國《化學(xué)教育》雜志上展開了熱烈的討論,大多數(shù)化學(xué)家發(fā)表文章表示贊同使用摩爾.1971年,在由41個國家參加的第14屆國際計量大會上,正式宣布了國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會、國際純粹和應(yīng)用物理聯(lián)合會和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)于必須定義一個物質(zhì)的量的單位的提議,并作出了決議.從此,“物質(zhì)的量”就成為了國際單位制中的一個基本物理量.摩爾是由克分子發(fā)展而來的,起著統(tǒng)一克分子、克原子、克離子、克當(dāng)量等許多概念的作用,同時把物理上的光子、電子及其他粒子群等“物質(zhì)的量”也概括在內(nèi),使在物理和化學(xué)中計算“物質(zhì)的量”有了一個統(tǒng)一的單位.
第14屆國際計量大會批準(zhǔn)的摩爾的定義為：
(1)摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中所含的基本單元數(shù)與0.012 kg 12C的原子數(shù)目相等.
(2)在使用摩爾時,基本單元應(yīng)予指明,可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或這些粒子的特定組合.
根據(jù)摩爾的定義,12 g 12C中所含的碳原子數(shù)目就是1 mol,即摩爾這個單位是以12 g 12C中所含原子的個數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),來衡量其他物質(zhì)中所含基本單元數(shù)目的多少.
摩爾跟其他的基本計量單位一樣,也有它的倍數(shù)單位.
1 Mmol＝1 000 kmol
1 kmol＝1 000 mol
1 mol＝1 000 mmol
那么,什么樣的特定組合才符合摩爾定義中所規(guī)定的基本單元的涵義呢?
凡是物質(zhì)系統(tǒng)中能以化學(xué)式表示,同時又可以計數(shù)的特定組合都可以計量它的物質(zhì)的量.國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會于1979年出版的“物理化學(xué)量和單位的符號與術(shù)語手冊”(第二次修訂本)中對摩爾的應(yīng)用示例作了重要的增補(bǔ),即：
1 mol HgCl 其質(zhì)量為236.04 g
1 mol Hg2Cl2 其質(zhì)量為472.08 g
1 mol Hg22+ 質(zhì)量為401.8 g,帶有192.97 kC的電量
1 mol Ca2+ 其質(zhì)量為20.04 g,帶有96.49 kC的電量
1 mol e- 其質(zhì)量為548.60 μg,帶有-96.49 kC的電量
1 mol某種混合物,其組分的摩爾分?jǐn)?shù)(x)為：
x(N2)＝0.780 9
x(O2)＝0.209 5
x(Ar)＝0.009 3
x(CO2)＝0.000 3
具有的質(zhì)量為28.964 g.
1 mol頻率為1014 Hz的光子,具有39.90 kJ的能量.
2.在使用摩爾時,為什么必須指明粒子的種類
摩〔爾〕是微觀粒子的計量單位,它所量度的對象是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子(如原子、分子、離子、電子等)或是它們的特定組合.即凡是可以使用化學(xué)式表示的微觀粒子或它們的特定組合,都可以使用摩〔爾〕來量度.因此,在使用摩〔爾〕時,必須要指明所量度的微觀粒子的名稱和微觀粒子特定組合的名稱.在表示所量度的微觀粒子的名稱和微觀粒子特定組合的名稱時,必須要使用名稱的符號,而不能使用中文.例如,說1 mol氫,概念就模糊了,是毫無意義的,違反了物質(zhì)的量的單位的使用規(guī)則.因?yàn)闅涫窃氐拿Q,不是粒子的名稱,也不是粒子的符號或化學(xué)式.
3.物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量之間的區(qū)別和聯(lián)系
物質(zhì)的質(zhì)量跟物質(zhì)的量不僅物理意義不同,而且單位也不同.物質(zhì)的質(zhì)量是一個基本物理量,指物體中所含物質(zhì)的多少,其SI單位是千克(kg)；物質(zhì)的量也是一個基本物理量,其SI單位是摩(mol).如1 mol O2,即氧氣的物質(zhì)的量是1 mol,其質(zhì)量則為32 g.
摩爾質(zhì)量是單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量,單位是克／摩或千克／摩(g／mol或kg／mol)等.摩爾質(zhì)量以克／摩為單位時,在數(shù)值上與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量相等.對于某一純凈物來說,它的摩爾質(zhì)量是固定不變的,而物質(zhì)的質(zhì)量則隨著物質(zhì)的物質(zhì)的量不同而發(fā)生變化.例如,1 mol O2的質(zhì)量是32 g,2 mol O2的質(zhì)量是64 g,但O2的摩爾質(zhì)量并不會發(fā)生任何變化,還是32 g／mol.