2. МАССА МОЛЕКУЛ. ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО

Масса молекулы воды. Массы отдельных молекул и атомов очень малы. Например, в воды содержится молекул. Следовательно, масса одной молекулы равна:

Массу такого же порядка имеют и молекулы других веществ, исключая огромные молекулы органических веществ.

Относительная молекулярная масса. Так как массы молекул очень малы, удобно использовать в расчетах не абсолютные значения масс, а относительные. По международному соглашению (как вам известно из курса химии VII класса) массы всех атомов и молекул сравнивают с массы атома углерода (так называемая углеродная шкала атомных масс). Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества называют отношение массы молекулы (или атома) то данного вещества к массы атома углерода

В настоящее время относительные атомные массы всех химических элементов весьма точно измерены. Складывая относительные атомные массы атомов, входящих в состав молекулы, можно вычислить относительную молекулярную массу. Так, например, относительная молекулярная масса углекислого газа приблизительно равна 44, так как относительная атомная масса углерода равна 12, а кислорода — примерно

Количество вещества. Чем больше атомов или молекул в макроскопическом теле, тем, очевидно, больше вещества содержится в данном теле. Число молекул в макроскопических телах огромно. Поэтому удобно указывать не абсолютное число атомов или молекул, а относительное.

Принято сравнивать число молекул или атомов в данном теле с числом атомов в 0,012 кг углерода. Относительное число атомов или молекул в теле характеризуется особой физической величиной, называемой количеством вещества. Количеством вещества называют отношение числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода:

Зная количество вещества и число мы тем самым знаем число молекул в веществе. Количество вещества выражают в молях. Моль — количество вещества, содержащего столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода.

Если количество вещества равно, например, 2,5 моль, то это означает, что число молекул в теле в 2,5 раза превышает число атомов в 0,012 кг углерода.

Постоянная Авогадро. Число молекул или атомов в моле вещества называют постоянной Авогадро, в честь итальянского ученого XIX в. Согласно определению моля постоянная Авогадро одинакова для всех веществ. Она равна, в частности, числу атомов в моле углерода, т. е. в 0,012 кг углерода.

Для определения постоянной Авогадро надо найти массу одного атома углерода (или любого другого атома). Грубая оценка массы может быть произведена так, как это было сделано выше для массы молекулы воды (наиболее точные методы основаны на отклонении пучков ионов электромагнитным полем). Измерения дают для массы атома углерода: кг. Отсюда постоянная Авогадро равна:

Наименование указывает, что - число атомов любого вещества, взятого в количестве одного моля. Если количество вещества моль, то число молекул в теле

Существует много других методов определения постоянной Авогадро, не связанных с нахождением масс атомов. Все они приводят к одним и тем же результатам. Постоянная Авогадро играет важнейшую роль во всей молекулярной физике и является универсальной постоянной.

Огромная величина постоянной Авогадро показывает, насколько малы микроскопические масштабы по сравнению с макроскопическими; тело, обладающее количеством вещества 1 моль, имеет привычные для нас макроскопические размеры.

Молярная масса. Наряду с относительной молекулярной массой М, в физике и химии широко используется молярная масса М. Молярной массой называют массу вещества, взятого в количестве одного меля.

Согласно этому определению молярная масса равна произведению массы молекулы на постоянную Авогадро:

Молярную массу М можно выразить через относительную молекулярную массу. Подставляя в (1.5) выражения то из (1.2) и из (14), получим:

Так, например, молярная масса углекислого газа равна так как относительная молекулярная масса углекислого газа приближенно равна 44.

Масса любого количества вещества равная произведению массы одной молекулы на число молекул выражается через молярную массу и количество вещества так:

поскольку (формула 1.3).

Так, иасса 3 моль углекислого газа равна: кг.

1. Перечислите основные положения молекулярно-кинетической теории.

2. Приведите известные вам доказательства существования молекул.

3. Что называют относительной молекулярной массой? 4. Чему равна относительная молекулярная масса воды? 5. Что называют количеством вещества? 6. Дайте определение единицы количества вещества — моля.

7. Чему равна постоянная Авогадро?

8. Дайте определение молярной массы.

9. Какова связь между массой тела и количеством вещества в нем?

10. Выразите число молекул в теле через его массу, молярную массу и постоянную Авогадро.