Расчет количества вещества

Что такое количество вещества

Количество вещества (обозначается n) — физическая величина, характеризующая число структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов) в образце. Единица измерения — моль (mol). Один моль содержит столько частиц, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода-12, это число называется постоянной Авогадро (NA = 6,02214076·10²³ моль⁻¹).

Количество вещества связывает макроскопические характеристики (массу, объём) с микроскопическими (число частиц) и является основой стехиометрических расчётов в химии. Знание количества вещества позволяет предсказать выход продуктов реакции, рассчитать концентрации растворов и определить состав смесей.

Основные формулы для расчёта

Расчёт через массу и молярную массу

n = m / M

где:

• n — количество вещества (моль)
• m — масса вещества (г)
• M — молярная масса (г/моль)

Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе Mr, которую находят по таблице Менделеева, суммируя атомные массы всех элементов в формуле.

Расчёт через объём газа (при н.у.)

n = V / Vm

где:

• V — объём газа (л)
• Vm — молярный объём газа при нормальных условиях (22,4 л/моль)

Нормальные условия (н.у.): температура 0°C (273,15 K), давление 101,325 кПа (760 мм рт. ст.). При других условиях используют уравнение Менделеева–Клапейрона: pV = nRT.

Расчёт через число частиц

n = N / NA

где:

• N — число частиц (атомов, молекул, ионов)
• NA — постоянная Авогадро (6,02·10²³ моль⁻¹)

Как пользоваться калькулятором

1. Выберите метод расчёта: через массу, объём газа или число частиц.
2. Введите известные данные: массу и молярную массу, или объём, или число частиц.
3. Укажите единицы измерения: граммы, литры, частицы — калькулятор автоматически конвертирует.
4. Получите результат: количество вещества в молях с пошаговым решением.

Калькулятор подставляет данные в соответствующую формулу и выполняет вычисления с точностью до четырёх значащих цифр.

Примеры решения задач

Пример 1: Расчёт через массу

Задача: Определите количество вещества в 49 г серной кислоты H₂SO₄.

Решение:

1. Найдём молярную массу H₂SO₄: M = 2·1 + 32 + 4·16 = 98 г/моль.
2. Применим формулу: n = m / M = 49 / 98 = 0,5 моль.

Ответ: 0,5 моль серной кислоты.

Пример 2: Расчёт через объём газа

Задача: Какое количество вещества содержится в 67,2 л кислорода O₂ при н.у.?

Решение:

1. Используем молярный объём: Vm = 22,4 л/моль.
2. Рассчитаем: n = V / Vm = 67,2 / 22,4 = 3 моль.

Ответ: 3 моль кислорода.

Пример 3: Расчёт через число частиц

Задача: Сколько молей составляют 1,204·10²⁴ молекул воды?

Решение:

1. Применим формулу: n = N / NA = 1,204·10²⁴ / 6,02·10²³ = 2 моль.

Ответ: 2 моль воды.

Таблица молярных масс распространённых веществ

Практические советы

• Проверяйте размерность: масса в граммах, объём в литрах, результат в молях.
• Округляйте атомные массы: для большинства задач достаточно целых чисел из таблицы Менделеева.
• Для газовых смесей: рассчитывайте количество каждого компонента отдельно по объёмной доле.
• При других условиях: используйте уравнение состояния идеального газа pV = nRT, где R = 8,314 Дж/(моль·К).
• Проверка результата: для 1 моль вещества масса численно равна молярной массе, объём газа при н.у. — 22,4 л, число частиц — 6,02·10²³.

Связь с другими величинами

Количество вещества связано с:

• Массовой долей (ω): ω = (n·M) / mобщ
• Молярной концентрацией (c): c = n / V, где V — объём раствора в литрах
• Количеством теплоты (Q): Q = n·ΔH, где ΔH — энтальпия реакции
• Стехиометрическими коэффициентами: в уравнении реакции коэффициенты показывают соотношение количеств веществ

Типичные ошибки

1. Путаница массы и молярной массы: масса — характеристика конкретного образца, молярная масса — константа вещества.
2. Неправильный расчёт Mr: забывают умножить атомную массу на индекс в формуле (например, в H₂O индекс при водороде — 2).
3. Использование Vm при других условиях: 22,4 л/моль справедливо только при 0°C и 101,325 кПа.
4. Неверная степень у NA: постоянная Авогадро — 6,02·10²³, а не 10²⁴ или 10²².

Заключение

Расчёт количества вещества — базовый навык для решения химических задач. Онлайн-калькулятор ускоряет вычисления и помогает проверить ручные расчёты. Освоив три основные формулы (через массу, объём и число частиц), вы сможете уверенно решать задачи на стехиометрию, концентрации растворов и газовые законы. Используйте калькулятор для быстрой проверки домашних заданий и подготовки к экзаменам.

Часто задаваемые вопросы

Смотрите также

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.