Моль. Молярная масса

В Международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль.

Моль - это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и других), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода ¹²C.

Зная массу одного атома углерода (1,993 * 10^-26 кг), можно вычислить число атомов N_A в 0,012 кг углерода:

N_A = 0,012 (кг/моль) / 1,993 * 10^-26 (кг) = 6,02 * 10²³ (1/моль, или моль^-1)

Это число называется постоянной Авогадро (обозначение N_A, размерность 1/моль), показывает число структурных единиц в моле любого вещества.

Молярная масса - величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества.

Она имеет размерность кг/моль или г/моль; обычно ее обозначают буквой M. Молярную массу вещества легко вычислить, зная массу молекулы. Так, если масса молекулы воды равна 2,99 * 10^-26 кг, то молярная масса M(H₂O) = 2,99 * 10^-26 кг * 6,02 * 10²³ 1/моль = 0,018 кг/моль, или 18 г/моль. В общем случае молярная масса вещества, выраженная в г/моль, численно равна относительной атомной или относительной молекулярной массе этого вещества. Например, относительные атомные и молекулярные массы C, Fe, O², H₂O соответственно равны 12, 56, 32, 18, а их молярные массы составляют соответственно 12 г/моль, 56 г/моль, 32 г/моль, 18 г/моль. Молярная масса может быть подсчитана для вещества как в молекулярном, так и в атомном состоянии. Например, относительная молекулярная масса водорода М_r(H₂) = 2, а относительная атомная масса водорода A_r(H) = 1. Количество вещества, определенное числом структурных единиц (N_A), в обоих случаях одинаково - 1 моль. Однако молярная масса молекулярного водорода 2 г/моль, а молярная масса атомарного водорода 1 г/моль. Один моль атомов, молекул или ионов содержит число этих частиц, равное постоянной Авогадро, например:

1 моль атомов ¹²C = 6,02 * 10²³ атомов ¹²C
1 моль молекул H₂O = 6,02 * 10²³ молекул H₂O
1 моль ионов SO₄^2- = 6,02 * 10²³ ионов SO₄^2-

Масса и количество вещества - понятия разные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества - в молях. Между массой вещества (m, г), количеством вещества (n, моль) и молярной массой (M, г/моль) существуют простые соотношения:

m = nM,
n = m/M,
M = m/n

По этим формулам легко вычислить массу определенного количества вещества, или определить количество вещества в известной массе его, или найти молярную массу вещества.