摩尔概念 | 什么是摩尔

摩尔概念或摩尔指的是一种物质的量，其粒子的数量、原子或分子的数量等于12克C-12原子（碳的一种同位素）中存在的原子数量。因此，摩尔概念通常告诉我们原子或此类粒子的数量，这些粒子的数量等于12克C-12中存在的原子数量。

我们可以说，C-12原子被用作标准，用于比较给定数量的物质中存在的原子、分子或粒子的数量。

任何物质的一摩尔中存在的粒子数量 = 6.023×10²³。这是因为质量为12克的C12中存在的原子数量等于6.023×10²³。这个数字被称为**阿伏伽德罗数**。因此，一种物质的1摩尔将包含阿伏伽德罗数个粒子或该物质的6.0222 x 10²³个粒子。它们可以是原子、分子或任何其他粒子。例如，1摩尔铁将包含6.0222 x 10²³个铁原子，同理，1摩尔水将包含6.0222 x 10²³个水分子。因此，我们可以说，根据摩尔的定义，1摩尔铁中存在的原子数量等于12克C-12中存在的C-12原子数量。

因此，引入摩尔概念是为了方便地表示物质在原子或分子水平上的给定数量中的粒子数量，例如一克纯元素包含大量原子。

我们可以说，摩尔就像一个测量单位，它包含两个主要部分：数值和用于表示数值的单位。例如，如果一个球的质量是2千克，那么数值是2，单位是千克。类似地，摩尔被用作一个测量单位，用于测量基本实体（如原子、分子等）的数量，就像千克用于测量重量，米用于测量长度一样。

此外，**一种物质的一摩尔质量称为该物质的摩尔质量。**所有元素的1摩尔不具有相同的质量，但它们具有相同的原子数量。例如，金的摩尔质量不同于碳的摩尔质量。

摩尔概念由**科学家洛伦佐·罗马诺·阿梅迪奥·卡洛·阿伏伽德罗引入。因此，6.0222 x 10²³个粒子的1摩尔被称为阿伏伽德罗数**，它表示6.0222 x 10²³个粒子，就像一对代表2，一打代表12一样。例如，一个男孩去商店问“阿伏伽德罗数”巧克力，那么他想要6.0222 x 10²³块巧克力。然而，它在日常生活中没有实际用途。因此，它被引入来表示与原子、分子、电子等相关的数量。

数字6.0222 x 10²³也称为**阿伏伽德罗常数**，并用符号NA或N0表示。纯样品中给定物质的摩尔数可以用以下公式表示；

n = N/N_A

n = 物质的摩尔数

N = 给出样品中的粒子总数

N_A 是阿伏伽德罗常数或数。

**“摩尔”一词由德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德引入。**他从拉丁词“moles”派生了这个词，意思是堆或 pile。

此外，一个分子的摩尔数可能不等于其构成元素的摩尔数。例如，一摩尔二氧化碳包含NA个CO₂分子。但是，每个二氧化碳分子包含2个氧原子和1个碳原子。因此，一摩尔CO₂包含2摩尔氧和1摩尔碳。

原子或分子的数量 = 摩尔数 x 6.022 x 10²³

此外，原子质量单位和摩尔都基于相同的参考物质C 12，因此，一种物质的摩尔质量（以克为单位）在数值上等于其以amu为单位的原子质量。

让我们通过一些数值计算来理解摩尔概念

计算以下情况下的摩尔数；

i) 52克氦（He）

解决方案

1摩尔He = 66.0222 x 10²³个He原子

1个He原子的原子质量 = 4 u

6.0222 x 10²³个He原子的质量 = 4g，等于He的克原子质量

1摩尔He = 4克或He的克原子质量

现在，4克He = 1摩尔

所以，52克He将包含 = � x 52 = 13摩尔

ii) 计算12.044 x 10²³个He原子的摩尔数

解决方案

6.022 x 10²³个He原子等于1摩尔He

所以，12.044 x 10²³个原子将等于1/6.022 x 10²³ x 12.044 x 10²³摩尔 = 2摩尔

iii) 计算0.5摩尔N₂气体的质量

解决方案

一分子N₂气体包含两个N原子。

一个N原子的质量 = 14 u

所以，2个N原子（一分子氮）的原子质量 = 14 u + 14 u = 28 u

现在，一摩尔氮气将包含6.0222 x 10²³个分子 = 28克，即氮气的克分子质量

所以，1摩尔N₂包含28克N2气体

所以，0.5摩尔N气体将包含 = 0.5 x 28克 = 14克N₂气体

iv) 计算0.5摩尔N原子的质量

解决方案

一摩尔N原子或6.022 x 10²³个N原子的质量 = 14克

所以，0.5摩尔N原子的质量将是 = ½ x 14克 = 7克

v) 计算2摩尔氧原子的质量

解决方案

一摩尔O原子或6.022 x 10²³个O原子的质量 = 16克

所以，2摩尔O原子的质量将是 = 2 x 16 = 32克

vi) 计算3.011 x 10²³个N原子的质量

解决方案

14克氮原子（N的克原子质量）的质量为6.022 x 10²³个原子

所以，3.011 x 10²³个氮原子的质量 = (14 / 6.022 x 10²³) x 3.011 x 10²³ = 7克

vii) 计算6.022 x 10²³个N₂分子的质量

解

一分子氮的质量是28 u，因为有两个N原子。

所以，6.022 x 10²³个氮分子（一摩尔分子）的质量或氮分子的克分子质量 = 28克

viii) 计算46克Na原子中的粒子数

解

一摩尔Na包含6.022 x 10²³个原子

一个Na原子的质量是23 u。

6.022 x 10²³个原子或1摩尔Na原子的质量 = 23克（克原子质量）

现在，23克包含6.022 x 10²³个原子或粒子

那么，46克Na将包含 = (6.022 x 10²³ / 23) x 46 = 12.044 x 10²³个原子

ix) 计算8克O₂分子中的分子数

解

一个氧原子的原子质量 = 16 u

在O₂中，两个O原子的质量 = 32 u

如果我们以克为单位，那么1摩尔或6.022 x 10²³个氧分子的质量 = 32克

现在，在32克中有6.022 x 10²³个分子

所以，在8克O₂中，我们将有 (6.022 x 10²³ / 32) x 8 = 1.5 x 10²³个分子

x) 计算0.1摩尔碳原子中的粒子数

解

1摩尔碳包含6.022 x 10²³个原子

所以，0.1摩尔碳将包含 = (6.022 x 10²³ /1) x 0.1 = 0.6022 x 10²³个原子或粒子

xi) 计算0.5摩尔银的质量

解

1摩尔银（Ag）的质量 = Ag的克原子质量 = 108克

所以，0.5摩尔银（Ag）的质量 = (108/1) x 0.5 = 54克

xii) 计算0.5摩尔糖（ C₁₂ H₂₂ O₁₁）的质量

解

一个糖分子的质量 = 12 x12 + 1 x 22 +16 x 11

= 144 + 22 + 176 = 342 u

一摩尔糖包含6.022 x 10²³个分子

6.022 x 10²³个分子或1摩尔糖的质量 = 342克

所以，0.5摩尔糖的质量是 = 342 x 0.5 = 171克

摩尔概念公式

摩尔概念中有许多公式可以用来解决涉及摩尔概念的数值计算，例如；

i) 将克转换为摩尔

摩尔数 = 给出质量（克）/ 摩尔质量（克/摩尔）

n = m / M，其中m是给定的质量（克），M是摩尔质量

ii) 将给定的摩尔数转换为克

质量（克）= 摩尔数 x 摩尔质量（克/摩尔）

m = n x M，其中n是摩尔数，M是摩尔质量

iii) 将给定的原子摩尔数转换为原子数

原子或分子的数量 = 摩尔数 x 阿伏伽德罗数

N = n x N₀，其中n是摩尔数，N0是阿伏伽德罗数，也可以表示为N_A

iv) 将给定的原子或分子数转换为摩尔

摩尔数 = 给出原子或分子数 / 阿伏伽德罗数

n = N/ N₀，其中n是摩尔数，N是给定的原子或分子数，N₀是阿伏伽德罗数

让我们看一些**解例，以了解如何使用上述公式；**

i) 计算52克氦（He）的摩尔数

He的原子质量 = 4u

He的摩尔质量 = 4克

所以，摩尔数 = 给出质量 / 摩尔质量

n = m / M，其中m是给定的质量（克），M是摩尔质量

所以，n = 52 / 4 = 13摩尔

ii) 计算12.044 x 10²³个He原子的摩尔数

摩尔数 = 给出粒子数 / 阿伏伽德罗数

n = N/ N_A = 12.044 x 10²³ / 6.022 x 10²³ = 2摩尔

iii) 计算0.5摩尔N₂气体的质量

解。n = m / M（摩尔数 = 质量（克）/ 摩尔质量）

N₂气体的克分子质量为28克。

m = n x M（M是摩尔质量 = 克分子质量）

= 0.5 x 28克 = 14克

iv) 计算0.5摩尔N原子的质量

m = n x M

这里，M是N的克原子质量，即14克

m = 0.5 x 14克 = 7克

v) 计算3.011 x 10²³个N原子的质量

粒子数或原子数 = 摩尔数 x 阿伏伽德罗数

N = n x N₀

摩尔数，n = N / N₀ = 3.011 x 10²³ / 6.022 x 10²³ = 0.5摩尔

现在，3.011 x 10²³个N原子 = 0.5摩尔

现在应用公式，m = n x M（质量 = 摩尔数 x 摩尔质量）

这里，M是N的克原子质量 = 14克

m = 0.5 x 14 = 7克

vi) 计算6.022 x 10²³个N2分子的质量

m = n x M 或（质量 = 摩尔数 x 摩尔质量）

N = n x N₀（给定的粒子数 = 摩尔数 x 阿伏伽德罗数）

6.002 x 10²³ = 摩尔数 x 6.002 x 10²³

所以，摩尔数（n）= 1。

质量，m = n x M = 1 x 48克 = 48克。这里，摩尔质量 = 氮气的克分子质量，即48克。