來源
物質的量是物理量,表示含有一定數目粒子的集合體,符號為n。物質的量的單位為摩爾(mol)。科學上把含有
阿伏伽德羅常數(約6.02×10
23)個粒子的集體作為一個單位,叫
摩爾。1mol不同物質中所含的粒子數是相同的,但由於不同粒子的質量不同,1mol不同物質的質量也不同。
1971年第十四屆
國際計量大會關於摩爾的定義有如下兩段規定:“摩爾是一系統的物質的量,該系統中所包含的
基本單元數與0.012kg碳—12的原子數目相等。”“在使用摩爾時應予以指明基本單元,它可以是
原子、分子、離子、電子及其他
粒子,或是這些粒子的特定組合。”上兩段話應該看做是一個整體。0.012kg碳12所包含的
碳原子數目就是
阿伏伽德羅常數(NA),實驗測得的近似數值為NA=6.021687126645×10
23。摩爾跟一般的單位不同,它有1個特點:
它計量的對象是微觀基本單元,如離子,而不能用於計量物質。
1mol它以阿伏加德羅數為計量單位,是個批量,不是以個數來計量分子、原子等
微粒的數量。也可以用於計量
微觀粒子的特定組合,例如,用摩爾計量硫酸的物質的量,即1mol硫酸含有6.02×10
23個硫酸分子。摩爾是化學上套用最廣的計量單位,如用於
化學反應方程式的計算,溶液中的計算,溶液的配製及其稀釋,有關化學平衡的計算,
氣體摩爾體積及熱化學中都離不開這個
基本單位。
摩爾質量是物質的質量除以物質的量,單位是克每摩爾,摩爾體積是物質的體積除以物質的量,單位是立方米每摩爾。過去常用的
克原子量、克
分子量、克分子體積應廢除。
摩爾質量、摩爾體積是物質的量的導出量,套用時必須指明
基本單元,對於同一物質規定的基本單元不同,摩爾質量、摩爾體積就不同。
雖然
阿伏加德羅常數是一個很大的數值,但用摩爾作為物質的量的單位使用起來卻非常方便,它就像一座橋樑將
微觀粒子同巨觀物質聯繫在一起。
定義
單位物質的量的物質所具有的質量,稱為摩爾質量(molar mass),用符號M表示。(摩爾質量=
式量,單位不同,數字相同)當物質的質量以克為單位時,在數值上等於該物質的
相對原子質量或
相對分子質量。
單位
摩爾質量的常用單位為g/mol(克每摩爾),摩爾質量的國際制單位為kg/mol(千克每摩爾)。
用例
對於某一純淨物來說,它的摩爾質量是固定不變的,而物質的質量則隨著物質的量不同而發生變化。例如, 1 mol O
2的質量是32 g,2 mol O
2的質量是64 g,但O
2的摩爾質量並不會發生任何變化,還是32 g/mol。根據
科學實驗的精確測定,知道0.012kgC-12含有的
碳原子數約6.02×10
23(
阿伏加德羅常數)。
推理證明
我們知道,1mol不同物質中所含的分子、原子或離子的數目是相同的,但由於不同粒子的質量不同,因此1mol不同物質的質量也不同。那么,1mol不同物質的質量究竟是多少呢?
一種元素的相對原子質量是以C-12質量的1/12作為標準,其他元素的原子質量跟它相比較後所得到的。通過對物質的量概念的學習,我們又知道1molC-12的質量為0.012kg,即0.012kg是6.02×1023個C-12的質量。利用1mol任何粒子集體中都含有相同數目的粒子這個關係,我們就可以推知1mol任何粒子的質量。例如,1個12C與1個H的質量比約為12∶1,因此,1mol12C與1molH的質量比也約為12∶1。由於1mol12C的質量為0.012kg,所以,1molH的質量也就為0.001kg。
對於
原子來說,1mol任何原子的質量都是以克為單位,在數值上等於該種原子的相對原子質量。例如, O的相對原子質量為16,1molO的質量為16g; Na的相對原子質量為23,1molNa的質量為23g。
對於分子來說,1mol任何分子的質量都是以克為單位,在數值上等於該種分子的相對分子質量(
式量)。例如,O
2的相對分子質量為32,1molO
2的質量為32g; NaCl的相對分子質量為58.5,1mol NaCl的質量為58.5g。
離子是原子得到或失去電子而生成的。由於電子的質量很小,因此,原子在得到或失去電子後的質量仍然近似等於原子的質量。所以,對簡單離子來講,1mol任何離子的質量都是以克為單位,在數值上等於形成該種離子的原子的相對原子質量。例如,可以推知:Na+的相對原子質量為23,1mol Na+的質量為23g; Clˉ的相對原子質量為35.5,1mol Clˉ的質量為35.5g。
對於較複雜的離子,如
原子團來說,1mol任何原子團的質量都是以克為單位,在數值上等於構成該原子團的原子的
相對原子質量之和。例如, SO
42ˉ的相對原子質量之和為96,1mol SO
42ˉ的質量為96g;
NH4+的相對原子質量之和為18,1mol NH4+的質量為18g。
通過上述分析,我們不難看出,當單位為克時,1mol任何
粒子或物質的質量在數值上都與該粒子相對原子質量或
相對分子質量相等。我們將單位物質的量的物質所具有的質量叫做摩爾質量。也就是說,物質的摩爾質量是該物質的質量與該物質的物質的量之比。摩爾質量的符號為M,常用的單位為g/mol或kg/mol。
對於上面所舉例子來說,它們的摩爾質量分別為:
O的摩爾質量為16g/mol;
Na的摩爾質量為23g/mol;
O2的摩爾質量為32g/mol;
NaCl的摩爾質量為58.5g/mol;
Na+的摩爾質量為23g/mol;
Cl的摩爾質量為35.5g/mol;
SO4的摩爾質量為96g/mol;
NH4的摩爾質量為18g/mol。
同理:C-12的摩爾質量為12g/mol。
物質的量(n)、物質的質量(m)和物質的摩爾質量(M)之間存在著下式所表示的關係:
n =m/M。
質量表
註:112-118號元素數據未被IUPAC確定。
標號 名稱 符號 相對原子質量
15 磷 P 30.973
29 銅 Cu 63.546
47 銀 Ag 107.868
51 銻 Sb 121.760
69 銩 Tm 168.934
74 鎢 W 183.84
79 金 Au 196.966
80 汞 Hg 200.59
(注*的是人造元素)
113 鉨Nh 286.2152
114鈇 Fl 291.1964
118 暫無 Uuo 299.2572
關係
為什麼當你在Na的
相對原子質量(23)加上g/mol後,就會等於1molNa的質量為23g。
①因為
原子是由
中子,
質子,電子構成,所以原子的質量=核內中子質量+核內質子質量(電子的質量過小,可忽略。)由資料可知1箇中子的質量為1.6749×10
-27kg,1個質子的質量為1.6726×10
-27kg。
即,Na的質量為12箇中子×1.6749×10-27kg+11個質子×1.6726×10-27kg。
②碳原子質量的1/12;指的是含有6個質子和6箇中子的碳原子,它的質量的1/12。(等於1.66×10-27kg)
即,(6個質子×1.6726×10-27kg+6箇中子×1.6749×10-27kg)×(1/12)=1.66×10-27kg。
③因為原子質量數過小,書寫不便,所以,以碳原子質量的1/12為標準,與其它原子的質量跟它(碳原子質量的1/12)相比所得到的值,叫相對原子質量。
即,某原子的相對原子質量=(1.6749×10-27kg×中子數+1.6726×10-27kg×質子數)÷(1.66×10-27kg)
④按事實算1molNa的質量的過程應為,(11×1.6726×10-27kg+12×1.6749×10-27kg)×(6.02×1023個)=23g。因為1÷(1.66×10-27)*1000=6.02×1023,所以可在相對原子質量後面加上g/mol,也會等於實際的質量。
摩爾質量與相對原子質量、相對分子質量的關係
(1)區別:摩爾質量是由物質質量除以物質的量得到的,單位是g/mol;物質的相對原子質量或相對分子質量,是以C12原子質量的1/12為標準,其他原子或分子的質量與它相比較而得到的。
(2)聯繫:摩爾質量以g/mol為單位時,在數值上等於該物質的相對原子質量或相對分子質量。即:1mol
物質的摩爾質量,該物質的相對分子(原子)質量三者數值相等,單位各不相同。