物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量、摩爾質(zhì)量這三者看似有點繞口,但是它們之間卻存在著一定的關系。物質(zhì)的質(zhì)量是物質(zhì)的宏觀表現(xiàn),摩爾質(zhì)量在一定情況下也可以是物質(zhì)的微觀表現(xiàn),但物質(zhì)的量卻是連接物質(zhì)宏觀與微觀的橋梁,那么,它們?nèi)哂猩蛾P系呢?
第一:物質(zhì)的量
我們知道,所有的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的,而分子的卻極其微小,用肉眼是看不來的。所以,人們?yōu)榱烁玫拿枋鑫镔|(zhì)的微觀世界,遂引入了物質(zhì)的量這個概念。而且物質(zhì)的量在國際上也被作為七大物理量之一。
物質(zhì)的量的符號用小寫的n表示,它表示的是含有一定粒子數(shù)目的集體。根據(jù)更為嚴謹?shù)目茖W實驗證明,在12gC(1)中所含有的碳原子數(shù)取整約為6.02×10^23個,如果在一定量的粒子集體中所含有的粒子數(shù)與12g碳中所含有的碳原子數(shù)相同,我們就稱之為1摩爾(mol)。
(1)中表示的是C12,即碳原子中含有6個中子和6個質(zhì)子。
物質(zhì)的量的國際單位為摩爾,符號mol,無論是碳原子,還是氧原子還是氮原子,只要它們都是1mol,那么它們的粒子數(shù)就只有6.02×10^23。在物理化學中,1mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù),符號NA,通常用6.02×10^mol-1。
而且物質(zhì)的量,阿伏伽德羅常數(shù),粒子數(shù)之間存在著如下關系:
n=N/NA,在這個式子中,n為物質(zhì)的量,N為粒子的個數(shù),NA為阿伏伽德羅常數(shù)。
二:摩爾質(zhì)量
我們將單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱之為摩爾質(zhì)量,符號大寫M。雖然一摩爾任何物質(zhì)的粒子數(shù)相同,但是,有些物質(zhì)的原子的質(zhì)量卻不相同,這就導致了它們在單位物質(zhì)的量內(nèi)的質(zhì)量也不相同。
如果以克為單位時,一摩爾任何物質(zhì)的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于該粒子的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量。
例如:鈉的摩爾質(zhì)量就是23g/mol。但是,對于鈉離子而言,其摩爾質(zhì)量又等于什么呢?
鈉離子是鈉原子失去最外層的一個電子后而形成的,也就是說,鈉原子變?yōu)殁c離子時質(zhì)量會必然的減少,但是,由于電子的質(zhì)量遠遠小于中子和質(zhì)子的質(zhì)量,故而,在考慮鈉離子的摩爾質(zhì)量時,通常將失去的電子所損失的質(zhì)量不計。
因此,鈉離子的摩爾質(zhì)量同樣是23g/mol。換言之,離子的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于形成該離子之前原子的相對原子質(zhì)量。
第三:三者的關系
通過前面的概述,可以得出這么一個公式即物質(zhì)的摩爾質(zhì)量等于物質(zhì)的質(zhì)量與物質(zhì)的量之比,其關系式為:M=m/n,其中M為摩爾質(zhì)量,m為質(zhì)量,n為物質(zhì)的量。為了更好的理解這三者之間的關系,請看一個例題:71gNa2SO4中含有鈉離子與硫酸根離子物質(zhì)的量各是多少呢?
在硫酸鈉中,鈉的相對原子質(zhì)量為23,硫的相對原子質(zhì)量為32,氧的相對原子質(zhì)量為16,則硫酸鈉分子的相對分子質(zhì)量為142。由公式M=m/n帶入數(shù)值可得,硫酸鈉的物質(zhì)的量為0.5mol。
在硫酸鈉中,鈉離子與硫酸根與硫酸鈉分子的比值為2:1:1,故而鈉離子的物質(zhì)量為1mol,硫酸根的物質(zhì)的量為0.5mol。