Кількість речовини

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Фізична величина
Назва		Кількість речовини
Позначення величини		ν (грец. «ню»)
Позначення для розмірності		N
Системи величин і одиниць	Одиниця		Розмірність
СІ	Моль (mol, моль)		N

Кількість речови́ни — фізична величина, що характеризує кількість однотипних структурних одиниць (часток). Під структурними одиницями розуміються будь-які частки, з яких складається речовина (атоми, молекули, йони, електрони або будь-які інші частки).

В міжнародній системі одиниць СІ кількість речовини поряд з масою (яка теж фактично корелює з кількістю частинок) належить до основних одиниць окремого типу^[1]. Таким чином, кількість речовини в системі СІ не може бути виражена через інші базові одиниці. Одиниця кількості речовини називається моль. Моль дорівнює кількості речовини системи, яка містить стільки ж частинок, скільки міститься атомів у 0,012 кг вуглецю-12.

Зміст 1 Історичні відомості 2 Основні співвідношення 3 Використання 4 Посилання 5 Тематичні ресурси

[ред.] Історичні відомості

Поняття «кількість речовини» було введене в науку давно. Проте вважалося, що кількість речовини не є особливою самостійною величиною, принципово відмінною від маси. Хоча після припущення Авогадро (1813 р.) про те, що рівні об'єми різних газів при однаковому тиску містять одне і те ж число молекул, кількість речовини і трактувалася як число молекул, але будучи пропорційною масі, вона тотожна їй. Уявлення про тотожність кількості речовини і маси багато в чому спиралося на переконання, що всі молекули (атоми) даної речовини в усіх відношеннях тотожні, що їх маса постійна і, отже, маса тіла або системи пропорційна числу молекул, що містяться в них. Власне, і про число молекул можна було судити тільки по масі тіла, оскільки не існувало прямих способів визначення числа молекул. Відкриття в області фізики в першій половині двадцятого сторіччя поколивали переконання в тотожності маси і кількості речовини.

Одиниця кількості речовини — моль також була відома ще в XIX ст. Але до недавнього часу моль розглядався як індивідуальна одиниця маси. Індивідуальна в тому сенсі, що розмір цієї одиниці для кожної речовини був особливий. Слово «моль» походить від латинського слова «moles» і означає кількість, масу або рахункову множину. З цих трьох понять остання — рахункова множина найточніше виражає сучасне розуміння моля. У визначенні моля не вказується точне число структур елементів, що містяться в ньому. Прийнято вважати його рівним числовому значенню сталої Авогадро N_A.

[ред.] Основні співвідношення

Відношення числа молекул N речовини до кількості речовини ν називається сталою Авогадро N_A:

Стала Авогадро дорівнює^[2] N_A = 6.02214179·10²³ ± 0.00000030·10²³ моль^-1, вона показує, скільки атомів або молекул міститься в одному молі речовини.

Кількість речовини ν можна знайти як відношення числа N атомів або молекул речовини до сталої Авогадро N_A:

Застосовуючи одиницю кількості речовини моль, слід завжди визначати, про які саме структурні елементи системи йдеться.

Рекомендовано такі кратні й частинні одиниці моля: кмоль, ммоль, мкмоль.

На основі моля утворено велику кількість питомих (молярних) величин, зокрема — молярна маса і молярний об'єм.

Між кількістю речовини ν_X, масою m_X порції хімічно чистої речовини X та її молярною масою M_X є залежність:

До застосування рекомендовано частинну одиницю молярної маси г/моль (у СІ кг/моль).

Молярний об'єм дорівнює відношенню об'єму однорідної системи V до кількості речовини ν цієї системи:

До застосування рекомендовано такі частинні одиниці молярного об'єму: дм³/моль, см³/моль, допущено — позасистемну одиницю літр на моль (l/mol, L/mol; л/моль): 1 л/моль = 10^-3 м³/моль.

Молярний об'єм ідеального газу за стандартних (нормальних) умов Т = 273,15 К; p = 101325 Па дорівнює 0,02241410 м³/моль. Цю сталу часто застосовують у розрахунках.

[ред.] Використання

Ця фізична величина використовується для вимірювання макроскопічних кількостей речовин в тих випадках, коли для чисельного опису процесів, що вивчаються, необхідно приймати до уваги мікроскопічну будову речовини, наприклад, в хімії, при вивченні процесів електролізу тощо.

При описі хімічних реакцій, кількість речовини є зручнішою величиною, ніж маса, оскільки взаємодіють молекули, які можуть мати масу, що сильно розрізняється. В той же час, використовувати в розрахунках безпосередньо кількість молекул незручно, оскільки це число дуже велике.

Наприклад для спалювання водню:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

потрібна в два рази більша кількість речовини водню, у порівнянні з киснем. При цьому маса водню, що бере участь в реакції, приблизно в 8 разів менше маси кисню (оскільки атомна маса водню приблизно в 16 разів менше атомної маси кисню). Таким чином, використання кількості речовини полегшує інтерпретацію рівнянь реакцій (співвідношення між кількостями реагуючих речовин дорівнює відношенню коефіцієнтів в рівнянні).

[ред.] Посилання

1. ↑ Рішенням XIV Генеральної конференції з мір і вагів (1971 р.) одиниця кількості речовини «моль» була затверджена як сьома основна одиниця Міжнародної системи.
2. ↑ За даними CODATA-2006 [1]

[ред.] Тематичні ресурси

• Кількість речовини. Інтерактивні навчальні матеріали (рос.)
• Кількість речовини. Моль. Молярна маса (грам-моль) (рос.)
• Кількісні розрахунки в хімії (рос.)
• Величини фізичної хімії і молекулярної фізики та їхні одиниці
• Practical realization of unit definitions: Amount of substance

Ця стаття входить до числа добрих статей україномовного розділу Вікіпедії.