4.4. Моль

Моль — единица количества вещества — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С.

4.5. Количество вещества ν (ню)

— физическая величина, измеряемая в молях, определяемая числом специфических структурных элементов — молекул, атомов или ионов, из которых состоит вещество:

молей,

где : m – масса вещества в кг;

М – молярная масса вещества (количество вещества в одном моле).

4.6. Число Авогадро na

Число частиц ( атомов или молекул), содержащихся в одном моле вещества,

называется числом Авогадро N_A .

Опытным путем доказано, что число Авогадро равно:

N_A = 6,022·10 ²³ моль^-1

4.7. Молярная масса m

Масса 1 моля газа называется молярной массой М. Очевидно, что М равна произведению N_A на массу молекулы M_r· m_ед :

М = N_A· M_r· m_ед , кг/моль (*)

4.8. Масса атома

В случае углерода ¹²С М = 0,012 кг/моль, а масса атома равна 12 m_ед . Подстановка этих значений в (*) дает : 0,012 кг/моль = N_A (моль^-1) · 12 m_ед (кг).

Отсюда m_ед : (**)

Следовательно, масса одного атома любого вещества равна:

(*)

Т.е., Масса одного атома любого вещества равна произведению атомной массы этого вещества (А_r) на а.е.м. (атомную единицу массы).

Из (**) вытекает, что N_A·m_ед равно 0,001 кг/моль.

Подстановка этого в (*) дает M = 0,001·M_r кг/моль; или M = M_r г/моль.

Таким образом, масса моля М, выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе M_r. Однако следует иметь в виду, что M_r – величина безразмерная, а M имеет размерность кг/моль (или г/моль).

Оценка размеров молекул

Приближенную оценку объема одной молекулы можно получить, разделив объем одного моля какой-либо жидкости, например воды, на число молекул в моле N_A . Моль воды (18г) занимает объем 18 см³ = 18·10^-6 м³ . Следовательно, на долю одной молекулы приходится объем V₁, равный :

Отсюда линейные размеры молекул воды приблизительно равны: 3·10^-10 м = 3Å.

5. Идеальный газ.

Физическая модель, согласно которой:

1. газ состоит из молекул – шариков, находящихся в непрерывном хаотическом движении;

2. собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

3. между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

4. столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда – абсолютно упругие.

Исходя из этого идеальный газ можно рассматривать как совокупность беспорядочно движущихся молекул-шариков, имеющих пренебрежимо малый собственный объем и не взаимодействующих друг с другом на расстоянии.

6. Законы, описывающие поведение идеальных газов

Законы, описывающие поведение идеальных газов (опытные законы) — законы Авогадро, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Дальтона.

6.1. Закон Авогадро:

Моли любых газов при одинаковой температуре и давлении

занимают одинаковые объемы.

При нормальных условиях (Т = Т₀, р = р₀) этот объем V_μ (молярный объем) равен:

V_μ = 22,41·10^--3 м³/моль.