摩尔

[mó ěr]
物质的量单位
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摩尔(mole),简称摩,物质的量,旧称 克分子 克原子 ,符号为mole,是 物质的量 的单位,是 国际单位制 7个 基本单位 之一。每摩尔任何物质(微观物质,如分子、原子等)含有 阿伏伽德罗常数 (约6.02×10²³)个微粒。使用摩尔时基本微粒应予指明,可以是原子、分子、离子及其他 微观粒子 ,或这些微观粒子的特定组合体。
1mol粒子约为6.02×10²³个,就好比人们常说的一打就是指12个,“摩尔”和“打”一样只是一种特殊的单位量。0.012kg(12g) ¹²C(碳-12)所包含的原子个数就是1摩尔。
2018年11月16日 ,第26届 国际计量大会 通过“修订 国际单位制 ”决议,正式更新包括 国际标准 质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系采用 物理常数 重新定义质量单位“千克”、电流单位“ 安培 ”、 温度单位 开尔文 ”和物质的量单位“摩尔”。 [1]
1摩尔是精确包含6.02214076×10²³(约为6.02×10²³)个原子或分子等基本单元的系统的物质的量。
中文名
摩尔
外文名
mole
简    称
旧    称
克分子、克原子
表    示
物质的量
单位符号
mol

目录

  1. 1 摩尔定义
  2. 2 基本信息
  3. 3 发展历史
  4. 4 吸光系数
  5. 5 化学方程式应用

摩尔定义

使用 摩尔 时基本微粒应予指明,可以是原子、分子、离子、 原子团 、电子、质子、中子及其他粒子,或这些粒子的特定组合。国际上规定,1mol粒子集体所含的 粒子数 为6.02×10²³个,0.012kg ¹²C(碳-12)中所含的碳 原子数 也等于6.02×10²³个,所以,一摩尔物质所包含的结构粒子的数目等于0.012kg ¹²C( 碳12 )所包含的原子个数。
有时,把一摩尔物质的质量称为该物质的 摩尔质量 ,用符号M表示,如 氢气 的摩尔质量M(H 2 )=2.02×10⁻³kg 。质量m的物质,m与M之比称为该物质的物质的量。例如m=4.04×10⁻³kg 氢气 (H₂)的物质的量为2mol,氢分子个数为2N A 。一摩尔物质所占的体积 Vm,称为 摩尔体积 。气体的摩尔体积依赖于温度和压强。 标准状态 下, 理想气体 的 Vm=22.41410L。Fmol⁻¹。固态和液态物质的摩尔体积与温度、压强的关系较小。一摩尔不同的固态物质和不同的液态物质的体积是不同的。
根据科学实验的精确测定,知道0.012kg的核素碳-12原子¹²C中含有的¹²C数约6.02×10²³。 [2]
用“12克”和“碳¹²C(碳-12)”定义摩尔的主要原因如下(仅供中学学习使用):
因其 原子核 含有对等的中子和 质子数 。中子质子数对等才能作为 摩尔数 的基准原子的原因是中子比质子多一个负电子和一些辐射,所以严格来讲,单个中子要比 质子质量 略微高一点[其质量为 1.6749286 ×10⁻²⁷千克(939.56563兆 电子伏特 ),比质子的质量稍大(质子的质量为1.672621637(83)×10⁻²⁷千克)科学计数太复杂],为了方便比照计量其他原子核的质量,要取一个中子质量和质子质量的 中间值 (取 平均值 是传统的 测量方法 )。那么¹²C(碳-12)原子核是作为参照基准最佳选择,而且它存在较为普遍,性质也较为稳定。如此一来,¹²C(碳12)原子核质量的十二分之一在 科学计量 上最接近一个中子或者质子的质量。
阿伏伽德罗常数 个中子(质子-这里大家可以将中子质子看作质量相同的粒子) 约等于 1克,那么一摩尔的X元素含[有m个质子和n个中子(m,n∈N*)]的原子核就是m+n克。而m+n正好就是这种核素的 相对原子质量 。m决定该原子在 元素周期表 中的位置,m和n 共同决定 同种元素 原子的 原子量
2018年11月16日,国际计量大会通过决议,1摩尔将定义为“精确包含6.02214076×10²³个原子或分子等基本单元的系统的物质的量”。与此同时确定了阿伏伽德罗常数N A 为6.02214076×10²³。

基本信息

1mol的 碳单质 含N A (约6.02×10²³)个碳原子,质量为12克。
1mol的 硫单质 含N A (约6.02×10²³)个硫原子,质量为32克。
同理,1mol任何物质的质量都是以克为单位,数值上等于该种原子的 相对原子质量 相对分子质量 (是一个定值)。
相对分子质量 是18,1mol水分子的质量为18g,含N A (约6.02×10²³)个水分子。
通常把1mol物质的质量,叫做该物质的摩尔质量(符号是M),摩尔质量的单位是克/摩,读作“克每摩”(符号是“g/mol”)例如,水的摩尔质量为18g/mol,写成M(H₂O)=18g/mol。
物质的质量(m)、物质的量(n)与物质的摩尔质量(M)存在关系:n=m/M
通式:n(物质的量)=N(粒子个数)/N A 阿伏加德罗常数 )=m(质量)/M( 摩尔质量 )=V(气体体积)/Vm(摩尔体积:气体在STP[ 标准状况 :273.15K(0℃) 101KPa)条件下1mol气体体积为22.4L]=c( 物质的量浓度 )× V(溶液总体积) [2]
书写方式:系数+mol+化学式(或汉字,注:汉字必须标明是分子还是原子等)
例如:一摩尔水分子可以写作 1 mol H₂O 或 1 mol 水分子

发展历史

摩尔是在1971年10月,有41个国家参加的第14届 国际计量大会 决定增加的 国际单位制 (SI)的第七个 基本单位 。摩尔应用于计算微粒的数量、物质的质量、气体的体积、溶液的浓度、 反应过程 的热量变化等。 摩尔来源于拉丁文moles,原意为大量、堆积。
1971年第十四届国际计量大会关于摩尔的定义有如下两段规定:“摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的 基本单元数 与0.012kg碳-12的原子数目相等。”“在使用摩尔时应予以指明基本单元,它可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子,或是这些粒子的特定组合。”上两段话应该看做是一个整体。0.012kg碳-12核素所包含的碳原子数目就是 阿伏伽德罗常数 (N A ),实验测得的近似数值为N A =6.02×10²³。摩尔跟一般的单位不同,它有两个特点:①它计量的对象是微观基本单元,如分子、离子等,而不能用于计量宏观物质。②它以阿伏加德罗数为 计量单位 ,是个批量,不是以个数来计量分子、原子等微粒的数量。也可以用于计量 微观粒子 的特定组合,例如,用摩尔计量硫酸的物质的量,即1mol硫酸含有6.02×10²³个硫酸分子。摩尔是化学上应用最广的计量单位,如用于 化学反应 方程式的计算,溶液中的计算,溶液的配制及其稀释,有关化学平衡的计算, 气体摩尔体积 热化学 中都离不开这个基本单位。
摩尔消光系数 摩尔吸光系数 、摩尔 吸收系数
分光光度法 是基于不同 分子结构 的物质对 电磁辐射 选择性吸收 而建立起来的方法,属于分子吸收 光谱分析 。当光通过溶液时,被测物质分子吸收某一波长的 单色光 ,被吸收的 光强度 与光通过的距离成正比。虽然了解到Bouguer早在1729年已提出上述关系的数学表达式,但通常认为 Lambert 于1760年最早发现表达式,其数学形式为:
T=I/I0=10(-kb)
其中I0为入射 光强 ,I为透射光强,10(-kb)为以10为底的指数,k为常数,b为 光程 长度(通常以cm表示)。
比尔定律等同于Bouguer定律,只是比尔定律以浓度来表达。将两个定律结合起来,组成Beer-Bouguer定律:
T=I/I0=10(-kb)
其中c为吸光物质的浓度(通常以g/L或mg/L为单位)。将上式取以10为底的 对数 后,得到线性表达式:
A=-logT=-log(I/I0)=log(I0/I)=εbc
其中A为 吸光度 ,ε是摩尔 吸收光 系数或 消光系数
上述表达式通常称为比尔定律。它表明,当特定波长的单色光通过溶液时,样品的吸光度与溶液中吸收物浓度和光通过的距离成正比。
在波长、溶液和温度确定的情况下,摩尔消光系数是由给定物质的特性决定的。实际上,测得的摩尔消光系数也和使用的仪器有关。因此,在定量分析中,通常并不用已知物质的摩尔 消光系数 ,而是用一个或多个已知浓度的待测物质作一条校准或 工作曲线

吸光系数

Beer定律的数学 表达式 为A=kbc,若溶液的浓度c以g/L为单位,b为光径以cm为单位,则常数K称为 吸光系数 ,以a表示,其单位为升/(克· 厘米 )[L/(g·cm)],A=kbc可写成A=abc。
公式A=kbc中的以为1 mol/L ,b为1 cm 时,则系数k称为 摩尔吸光系数 ,以ε表示,单位为升/(摩尔·厘米)[L/(mol·cm)],A=kbc可写成A=εc。在实际工作中,不能直接用1mol/L这种高浓度的溶液测定 吸光度 ,而是在稀释成适当浓度时测定吸光度进行运算。ε值与 入射光 波长、溶液的性质等因素有关。如 NADH 在260nm时ε为15000,写成ε260NADH=15×10³;在340nm时ε为6220,写成ε340NADH=6.22×10³。
如公式A=kbc中的c是 百分浓度 (w/v)b为c m ,则常数k可用E%表示,称为比吸光系数或百分吸光系数,A=kbc可写成A=E%bc。当待测物的 化学结构 是已知者可用ε值分析,若所测物的化学结构是未知的,则ε无法确定,此时用比吸光系数分析就很方便。a、ε和E常用作粗定量分析,主要用于定性分析。

化学方程式应用

化学方程式 可以表示 反应物 生成物 之间的 物质的量 之比和质量之比。
例如:2H₂+O₂=(点燃)=2H₂O
系数之比2∶1∶2
微粒数 之比2∶1∶2
物质的量 之比2∶1∶2
质量之比4∶32∶36
从以上分析可知,化学方程式中各物质的系数之比就是它们之间的物质的量之比。运用这个原理就可以根据化学方程式进行各物质的量的有关计算。
一种 碳原子 (¹²C)质量的1/12,是国际 相对原子质量 式量 )的基准。现知12g¹²C中含6.02214076×10²³个碳原子。这个数叫 阿伏伽德罗常数 (N A ),所以也可以说,包含 阿伏伽德罗常数 个基本微粒的物质的量就是1mol。例如1mol O 2 中含6.02214076×10²³个 氧分子 ,其质量为31.9988g。1mol H + 中含6.02214076×10²³个 氢离子 ,其质量为1.00794g。在 化学计算 中,取 近似值 6.02×10²³个。