В каком случае применяют физическую величину «количество вещества» и в каких единицах её измеряют? Ответ поясните примерами.

Количество вещества — это физическая величина, которая характеризует число структурных частиц (атомов, молекул, ионов и других частиц), содержащихся в определённой порции вещества.

Эту величину применяют в химии и физике, когда необходимо определить, сколько частиц содержится в веществе, рассчитать массу вещества, объём газа или количество веществ, участвующих в химической реакции.

Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) — моль.

Один моль — это количество вещества, содержащее ровно $6{,}02214076\cdot10^{23}$ структурных частиц. Это число связано с постоянной Авогадро. В школьных расчётах обычно используют приближённое значение $6{,}02\cdot10^{23}$.

Количество вещества обозначают латинской буквой $n$, иногда греческой буквой $\nu$.

Для определения количества вещества используют формулы:

где:

• $n$ — количество вещества (моль);

• $N$ — число частиц;

• $N_A$ — постоянная Авогадро (приблизительно $6{,}02\cdot10^{23}$ моль⁻¹).

Если известна масса вещества, используют формулу:

где $m$ — масса вещества, а $M$ — его молярная масса.

Примеры применения

Пример 1. Вода.

Молярная масса воды (H₂O) равна 18 г/моль. Следовательно, в 18 г воды содержится 1 моль молекул воды, то есть приблизительно $6{,}02\cdot10^{23}$ молекул.

Если взять 36 г воды, количество вещества составит:

Пример 2. Кислород.

Молярная масса кислорода (O₂) равна 32 г/моль. Значит, 32 г кислорода содержат 1 моль молекул O₂.

В 64 г кислорода будет:

Пример 3. Железо.

Молярная масса железа (Fe) приблизительно равна 56 г/моль. Поэтому 56 г железа содержат примерно 1 моль атомов железа, или $6{,}02\cdot10^{23}$ атомов.

Пример 4. Химические реакции.

При образовании воды протекает реакция:

Это означает, что 2 моль водорода реагируют с 1 моль кислорода, образуя 2 моль воды. Таким образом, количество вещества позволяет рассчитывать необходимые количества реагентов и получающихся продуктов реакции.

Вывод

Физическую величину «количество вещества» применяют тогда, когда необходимо выразить число атомов, молекул, ионов или других структурных частиц вещества, особенно при проведении химических расчётов и изучении химических реакций.

Измеряют количество вещества в молях (моль). Один моль любого вещества содержит одинаковое число структурных частиц — приблизительно $6{,}02\cdot10^{23}$, но масса одного моля разных веществ различается. Например, 1 моль воды имеет массу 18 г, а 1 моль кислорода — 32 г.