物质量(mol)与换算
物質量とアボガドロ定数
1 mol = 6.02×1023 个;把原子量・分子量・式量加上 g/mol 就是摩尔质量。标准状态下任何气体 1 mol 的体积都是 22.4 L。定量题一律先把已知量换成 mol。
铅笔十二支叫一打 —— 因为一支一支数太麻烦。化学面对的数目大得多:一小勺水里就有上万亿亿个分子。于是化学也定了一个「打」,只不过它大得多:6.02×1023 个,叫 1 mol。
为什么是这样
相对质量 12 的碳 12.0 g 里恰好含有 6.02×1023 个碳原子。这个数叫阿伏伽德罗数。它的妙处在于:不只碳如此 —— 把任何原子的原子量数值取作克数,里面就含有阿伏伽德罗数个原子。水 18.0 g 里有那么多个水分子,铝 27.0 g 里有那么多个铝原子。
既然这个数把「相对质量」和「实际克数」一次性对应上了,就值得给它一个单位。以 6.02×1023 个为一个集团来数物质的量,这种表示法叫物质量,单位是 mol。现在阿伏伽德罗常数已被严格定义为 6.02214076×1023 /mol。
于是摩尔质量就是「1 mol 的质量」,数值等于原子量・分子量・式量,单位是 g/mol。水的摩尔质量 18.0 g/mol、氯化钠 58.5 g/mol。注意区别:分子量 18.0 是无单位的相对值,摩尔质量 18.0 g/mol 是有单位的实际量。
定量表达
mol 与三种常见量之间各有一条换算式。与质量:n=w⁄M,其中 M 是摩尔质量。与粒子数:n=a⁄N,其中 N 是阿伏伽德罗常数。与气体体积:标准状态下 n=V⁄22.4。
第三条有个必须记住的前提:标准状态指 0 ℃、1.013×105 Pa。在这个条件下,1 mol 任何气体的体积都是 22.4 L —— 与气体种类无关,因为同温同压下相同物质量的气体体积相同。温度或压力一变,22.4 就不能用了。
换算的次序是固定的:先把已知量换成 mol,再从 mol 换到目标量。不要试图直接从克换到升 —— 那样每种物质都得记一个系数。mol 是中转站,所有换算都经过它。
- n
- 物质量[mol]
- w
- 质量[g]
- M
- 摩尔质量(数值=原子量・分子量・式量)[g/mol]
- 对任何物质都成立,与状态无关
- 配套的两条:n=a⁄N(粒子数)与标准状态下 n=V⁄22.4(气体体积)
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