摩尔是表示物质的量的单位,之前被称为克分子、克原子。每摩尔物质包含的结构粒子的数量相当于0.012kg的碳-12原子数量,即6.021367x10^23个。这些结构粒子可以是分子、原子、离子、电子或其他粒子,以及这些粒子的特定组合。
摩尔的概念在国际单位制中被视为一个基本单位,其符号为mol。一摩尔物质的质量被称为该物质的摩尔质量,用符号μ表示。例如,氢气的μ值为202x10^-3kg。
物质的量(又称摩尔数)是物质的质量M与摩尔质量μ的比值。例如,M=404x10^-3kg的氢气的物质的量为2。一摩尔物质所占的体积被称为摩尔体积。气体的摩尔体积依赖于温度和压强。在标准状态下,理想气体的摩尔体积为Vm=224.14L/mol。固态和液态物质的摩尔体积与温度、压强的关系较小。
摩尔是含有阿伏伽德罗常数个微粒的集合。科学实验精确测定,12g相对原子质量为12的碳中包含的碳原子数约为6.02×10^23个。同理,一摩尔的任何物质的质量都是以克为单位,数值上等于该物质的相对原子质量(式量)。
对于原子来说,1mol任何原子的质量在数值上等于该种原子的相对原子质量。而对于分子来说,其质量等于相对分子质量(式量)。离子是由原子得到或失去电子生成的,因此其质量近似于原子的质量。对于较复杂的离子如原子团来说,其质量等于构成该原子团的原子的相对原子质量之和。
当我们谈论物质的摩尔质量时,我们是指单位物质的量的物质所具有的质量。例如,氧的摩尔质量为16g/mol,意味着每摩尔氧的质量为16克。通过这个原理,我们可以计算出各种物质的摩尔质量,这对于化学反应的计算、溶液的配制、化学平衡的计算等都有重要的作用。最后要强调的是,当单位为克时,一摩尔任何粒子或物质的质量在数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。氯化钠的摩尔质量是58.5g/mol,钠的摩尔质量是22.99g/mol,氯的摩尔质量是35.45g/mol。硫酸的摩尔质量是98.08g/mol,氨的摩尔质量是17.03g/mol。同理,碳-12的摩尔质量是12g/mol。
物质的量(n)、物质的质量(m)和物质的摩尔质量(M)之间存在着下式所表示的关系:n=m/M。摩尔质量是一个由质量和物质的量导出的物理量,将质量和物质的量联系起来,不同于单一的质量和物质的量。
摩尔质量指的是单位物质的量的物质所具有的质量,因此可得出如下计算公式:n=m/M。由此式可知摩尔质量单位为克/摩(g/mol)。根据公式,知道任两个量,就可求出第三个量。
摩尔质量指1mol微粒的质量(g),所以某物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量、相对分子质量或化学式式量。如1molCO2的质量等于44g,CO2的摩尔质量为44g/mol;1molCl的质量等于35.5g,Cl的摩尔质量为35.5g/mol;1molCa2+的质量等于40g,Ca2+的摩尔质量为40g/mol;1molCuSO4·5H2O的质量等于250克,CuSO4·5H2O的摩尔质量为250g/mol。注意,摩尔质量有单位,是g/mol,而相对原子质量、相对分子质量或化学式的式量无单位。
1mol物质的质量以克为单位时在数值上等于该物质的原子量、分子量或化学式式量。摩尔质量与物质的量的乘积等于物质的质量。即:物质的摩尔质量x物质的量=物质的质量。
摩尔质量的单位为克/摩尔(g/mol),在数上等于该物质的原子质量或分子质量。物质的量的单位为摩尔(mol)。所以摩尔质量x物质的量=克/摩尔x摩尔=克,即摩尔质量x物质的量=物质的质量。
物质的量相关公式如下:(1)物质的量=摩尔质量÷阿伏伽德罗常数;(2)物质的量=物质质量÷摩尔质量;(3)物质的量=物质的体积÷摩尔体积。还有关于物质的量、质量、摩尔质量、密度以及质量分数之间的关系:n=m/M=V·ρ·ω/M,c=n/V。