[科普中國]-摩爾量

摩爾量實際上是摩爾質(zhì)量的簡稱。物質(zhì)的量的單位是“摩爾”，符號為mol。每摩爾物質(zhì)的質(zhì)量叫“摩爾質(zhì)量”，單位是：g/mol。摩爾質(zhì)量在數(shù)值上與該粒子的相對質(zhì)量相同，但單位不同。

簡介科學(xué)上把含有阿伏伽德羅常數(shù)（約6.02×10^23)個微粒的集體作為一個單位，叫摩爾。摩爾是表示物質(zhì)的量（符號是n）的單位，簡稱為摩，單位符號是mol。 物質(zhì)的量是物理量，表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，符號為n。物質(zhì)的量的單位為摩爾。1mol不同物質(zhì)中所含的粒子數(shù)是相同的，但由于不同粒子的質(zhì)量不同，1mol不同物質(zhì)的質(zhì)量也不同。

國際單位制中計量物質(zhì)的量的基本單位，簡稱摩，國際符號mol。1971年第十四屆國際計量大會關(guān)于摩爾的定義有如下兩段規(guī)定：“摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳—12的原子數(shù)目相等。”“在使用摩爾時應(yīng)予以指明基本單元，它可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或是這些粒子的特定組合?！鄙蟽啥卧拺?yīng)該看做是一個整體。0.012kg碳—12核素所包含的碳原子數(shù)目就是阿伏加德羅常數(shù)（NA），實驗測得的近似數(shù)值為NA=6.02×1023。

摩爾摩爾，舊稱克分子、克原子，是國際單位制7個基本單位之一，表示物質(zhì)的量（物質(zhì)的量表示一定數(shù)目粒子的集合體的物理量，屬于專有名詞，研究對象只能是粒子），物質(zhì)的量是用來衡量物質(zhì)微觀粒子多少的物理量。符號為n，物質(zhì)的量的單位為摩爾（簡稱為摩，符號為mol）每1mol任何物質(zhì)含有阿伏伽德羅常數(shù)（約6.02×1023）個微粒。使用摩爾時基本微粒應(yīng)予指明，可以是原子、分子、離子，原子團(tuán)，電子，質(zhì)子，中子及其他粒子，或這些粒子的特定組合。國際上規(guī)定，1mol粒子集體所含的粒子數(shù)與0.012kg 12C（碳12）中所含的碳原子數(shù)相同即一摩爾任何物質(zhì)所包含的結(jié)構(gòu)粒子的數(shù)目都等于0.012kg 12C（碳12)所包含的原子個數(shù)，即6.0221367x1023 個結(jié)構(gòu)粒子。有時，把一摩爾物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，用符號M表示.如氫氣H2的M=2.02x10-3kg 。質(zhì)量F為M的物質(zhì)，M與μ之比稱為該物質(zhì)的物質(zhì)的量（又稱摩爾數(shù)），=Mμ。例如M=4.04x10-3kg 氫氣 H2 的摩爾數(shù)=2。一摩爾物質(zhì)所占的體積 Vm，稱為摩爾體積。氣體的摩爾體積依賴于溫度和壓強(qiáng).標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，理想氣體的 Vm=22.41410L。Fmol-1。固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的摩爾體積與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系較小。一摩爾不同的固態(tài)物質(zhì)和不同的液態(tài)物質(zhì)的體積是不同的1。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1摩爾將定義為“精確包含6.02214076×10^23個原子或分子等基本單元的系統(tǒng)的物質(zhì)的量”。與此同時修改了阿伏伽德羅常數(shù)為6.02214076×10^23。

特點(diǎn)摩爾跟一般的單位不同，它有兩個特點(diǎn)：

①它計量的對象是微觀基本單元，如分子、離子等，而不能用于計量宏觀物質(zhì)。

②它以阿伏加德羅數(shù)為計量單位，是個批量，不是以個數(shù)來計量分子、原子等微粒的數(shù)量。也可以用于計量微觀粒子的特定組合，例如，用摩爾計量硫酸的物質(zhì)的量，即1mol硫酸含有6.02×10^23個硫酸分子。摩爾是化學(xué)上應(yīng)用最廣的計量單位，如用于化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，溶液中的計算，溶液的配制及其稀釋，有關(guān)化學(xué)平衡的計算，氣體摩爾體積及熱化學(xué)中都離不開這個基本單位。

摩爾質(zhì)量是物質(zhì)的質(zhì)量除以物質(zhì)的量，單位是克每摩爾，摩爾體積是物質(zhì)的體積除以物質(zhì)的量，單位是立方米每摩爾。過去常用的克原子量、克分子量、克分子體積應(yīng)廢除。

摩爾質(zhì)量、摩爾體積是物質(zhì)的量的導(dǎo)出量，應(yīng)用時必須指明基本單元，對于同一物質(zhì)規(guī)定的基本單元不同，摩爾質(zhì)量、摩爾體積就不同。

摩爾質(zhì)量 雖然阿伏加德羅常數(shù)是一個很大的數(shù)值，但用摩爾作為物質(zhì)的量的單位使用起來卻非常方便，它就像一座橋梁將微觀粒子同宏觀物質(zhì)聯(lián)系在一起。

舉例Mr(H2O)=18,M(H2O)=18g/mol
Mr(H2O):水的相對分子質(zhì)量，M(H2O)：水的摩爾質(zhì)量。

物質(zhì)的量的符號為n,物質(zhì)的質(zhì)量符號為m,物質(zhì)的摩爾質(zhì)量符號為M。三者的關(guān)系為：
n(B)=m(B)/M(B)
這里的B，指構(gòu)成物質(zhì)的粒子，如上面的“H2O”。

每摩爾物質(zhì)所含有的粒子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)，符號NA。
NA=6.02*10^23/mol
這是一個約數(shù)，精確的數(shù)據(jù)為0.012KgC-12所含的碳原子數(shù)。但隨著測量技術(shù)的進(jìn)步，該數(shù)會越來越精確。

這里的“粒子”是指構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，如水中的：H2O，氯化鈉中的：NaCl，氫氧根離子：OH-等。

使用“mol”這個單位時，一定要用“化學(xué)式”指明“粒子”的名稱。而不能漢字來指明名稱。

相關(guān)推理論證1mol不同物質(zhì)中所含的分子、原子或離子的數(shù)目是相同的，但由于不同粒子的質(zhì)量不同，因此1mol不同物質(zhì)的質(zhì)量也不同。那么，1mol不同物質(zhì)的質(zhì)量究竟是多少呢？

一種元素的相對原子質(zhì)量是以C-12質(zhì)量的1/12作為標(biāo)準(zhǔn)，其他元素的原子質(zhì)量跟它相比較后所得到的。通過對物質(zhì)的量概念的學(xué)習(xí)，我們又知道1mol12C的質(zhì)量為0.012kg，即0.012kg是6.02×10^23個12C的質(zhì)量。利用1mol任何粒子集體中都含有相同數(shù)目的粒子這個關(guān)系，我們就可以推知1mol任何粒子的質(zhì)量。例如，1個12C與1個H的質(zhì)量比約為12∶1，因此，1mol12C與1molH的質(zhì)量比也約為12∶1。由于1mol12C的質(zhì)量為0.012kg，所以，1molH的質(zhì)量也就為0.001kg。

對于原子來說，1mol任何原子的質(zhì)量都是以克為單位，在數(shù)值上等于該種原子的相對原子質(zhì)量。例如， O的相對原子質(zhì)量為16，1molO的質(zhì)量為16g； Na的相對原子質(zhì)量為23，1molNa的質(zhì)量為23g。

對于分子來說，1mol任何分子的質(zhì)量都是以克為單位，在數(shù)值上等于該種分子的相對分子質(zhì)量（式量）。例如， O2的相對分子質(zhì)量為32，1molO2的質(zhì)量為32g； NaCl的相對分子質(zhì)量為58.5，1mol NaCl的質(zhì)量為58.5g。

離子是原子得到或失去電子而生成的。由于電子的質(zhì)量很小，因此，原子在得到或失去電子后的質(zhì)量仍然近似等于原子的質(zhì)量。所以，對簡單離子來講，1mol任何離子的質(zhì)量都是以克為單位，在數(shù)值上等于形成該種離子的原子的相對原子質(zhì)量。例如，可以推知：Na+的相對原子質(zhì)量為23，1mol Na+的質(zhì)量為23g； Cl－的相對原子質(zhì)量為35.5，1mol Cl－的質(zhì)量為35.5g。

對于較復(fù)雜的離子，如原子團(tuán)來說，1mol任何原子團(tuán)的質(zhì)量都是以克為單位，在數(shù)值上等于構(gòu)成該原子團(tuán)的原子的相對原子質(zhì)量之和。例如， SO42－的相對原子質(zhì)量之和為96，1mol SO42－的質(zhì)量為96g；

NH4+的相對原子質(zhì)量之和為18，1mol NH4+的質(zhì)量為18g。

通過上述分析，我們不難看出，當(dāng)單位為克時，1mol任何粒子或物質(zhì)的質(zhì)量在數(shù)值上都與該粒子相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量相等。我們將單位物質(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量。也就是說，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量是該物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。摩爾質(zhì)量的符號為M，常用的單位為g/mol或kg/mol①2。

相關(guān)參數(shù)O的摩爾質(zhì)量為16g/mol；

Na的摩爾質(zhì)量為23g/mol；

O2的摩爾質(zhì)量為32g/mol；

NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5g/mol；

Na+的摩爾質(zhì)量為23g/mol；

Cl的摩爾質(zhì)量為35.5g/mol；

SO4的摩爾質(zhì)量為96g/mol；

NH4的摩爾質(zhì)量為18g/mol。

物質(zhì)的量（n）、物質(zhì)的質(zhì)量（m）和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（M）之間存在著下式所表示的關(guān)系：

n =m/M

關(guān)系為什么當(dāng)你在Na的相對原子質(zhì)量（23）加上g/mol后，就會等于1molNa的質(zhì)量為23g。

①因為原子是由中子，質(zhì)子，電子構(gòu)成，所以原子的質(zhì)量=核內(nèi)中子質(zhì)量+核內(nèi)質(zhì)子質(zhì)量(電子的質(zhì)量過小，可忽略。）由資料可知1個中子的質(zhì)量為1.6749×10∧﹣27kg，1個質(zhì)子的質(zhì)量為1.6726×10∧﹣27kg。

即，Na的質(zhì)量為12個中子×1.6749×10∧﹣27kg+11個質(zhì)子×1.6726×10∧﹣27kg。

②碳原子質(zhì)量的1/12；指的是含有6個質(zhì)子和6個中子的碳原子，它的質(zhì)量的1/12。（等于1.66×10∧﹣27kg）

即，(6個質(zhì)子×1.6726×10∧﹣27kg+6個中子×1.6749×10∧﹣27kg)×(1/12)=1.66×10∧﹣27kg。

③因為原子質(zhì)量數(shù)過小，書寫不便，所以，以碳原子質(zhì)量的1/12為標(biāo)準(zhǔn)，與其它原子的質(zhì)量跟它（碳原子質(zhì)量的1/12）相比所得到的值，叫相對原子質(zhì)量。

即，某原子的相對原子質(zhì)量=（1.6749×10∧﹣27kg×中子數(shù)+1.6726×10∧﹣27kg×質(zhì)子數(shù)）÷（1.66×10∧﹣27kg）

④按事實算1molNa的質(zhì)量的過程應(yīng)為，（11×1.6726×10∧﹣27kg+12×1.6749×10∧﹣27kg）×（6.02×10∧23個）=23g。因為（1）÷（1.66×10∧﹣27）=6.02×10∧23，所以可在相對原子質(zhì)量后面加上g/mol，也會等于實際的質(zhì)量3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)