Химия / Базовые химические расчеты

Число частиц через количество вещества

Число частиц вещества равно количеству вещества, умноженному на постоянную Авогадро. Формула переводит моли в число атомов, молекул, ионов или формульных единиц.

Опубликовано: Обновлено:

Формула

$$N = nN_A$$
Схема Переход от молей к частицам

Количество вещества n умножается на постоянную Авогадро N_A. Так моли переводятся в число молекул, атомов, ионов или формульных единиц.

Один моль соответствует примерно 6,02 * 10^23 структурных единиц.

Обозначения

$N$
число структурных единиц, частицы
$n$
количество вещества, моль
$N_A$
постоянная Авогадро, 1/моль

Условия применения

  • Количество вещества выражено в молях.
  • Нужно ясно определить тип частиц, которые считаются.
  • В школьных задачах обычно используют N_A примерно равную 6,02 * 10^23 1/моль.

Ограничения

  • Формула не говорит, сколько атомов каждого элемента в молекуле; для этого нужно учитывать состав молекулы.
  • Нельзя использовать массу напрямую без перехода к количеству вещества.
  • Для ионных веществ под частицами часто понимают формульные единицы, если в условии не сказано иначе.

Подробное объяснение

Моль выбран так, чтобы один моль любого вещества содержал одно и то же число структурных единиц. Это число называется постоянной Авогадро. Поэтому количество вещества n показывает, сколько мольных порций частиц есть в образце, а умножение на N_A переводит эти порции в обычное число частиц.

Если n = 1 моль, частиц будет N_A. Если n = 2 моль, частиц будет в два раза больше. Если n = 0,25 моль, частиц будет четверть от N_A. Такая пропорциональность делает формулу прямой и удобной.

В химических расчетах формула помогает перейти от лабораторных величин к микромиру. Массу можно измерить на весах, количество вещества найти через молярную массу, а число частиц получить через постоянную Авогадро. Это одна цепочка: m -> n -> N.

Важно, что слово частицы зависит от вещества и условия. Для молекулярного вещества это молекулы, для атомарного вещества - атомы, для ионного кристалла в школьных задачах часто считают формульные единицы.

Как пользоваться формулой

  1. Найдите или запишите количество вещества n в молях.
  2. Уточните, какие частицы требуется посчитать.
  3. Возьмите постоянную Авогадро в принятом школьном приближении.
  4. Умножьте n на N_A.
  5. Если нужны атомы определенного элемента, учтите индексы в химической формуле.

Историческая справка

Идея постоянного числа частиц в моле связана с развитием молекулярной теории и работами, которые помогли оценить размеры и число молекул. Название постоянной Авогадро связано с Амедео Авогадро, чьи представления о молекулах газов стали важным этапом в развитии химии. Современное значение постоянной уточнялось значительно позже, когда появились более точные физические методы. В школьной химии важна не история измерения с высокой точностью, а смысл: моль позволяет работать с огромными числами частиц через удобную измеряемую величину. Благодаря этому химик может связать граммы вещества, число молей и количество молекул в одной последовательной задаче.

Пример

Найдем число молекул в 0,5 моль воды. Используем N = nN_A. Подставляем n = 0,5 и N_A = 6,02 * 10^23 1/моль: N = 0,5 * 6,02 * 10^23 = 3,01 * 10^23 молекул. Если задача спросит число атомов водорода в этом образце, нужно сделать дополнительный шаг: в каждой молекуле H2O два атома водорода, значит атомов водорода будет 2 * 3,01 * 10^23 = 6,02 * 10^23. Если же спрашивают число атомов кислорода, множитель будет равен 1, потому что в молекуле воды один атом O. Поэтому в ответе обязательно нужно подписывать тип частиц.

Частая ошибка

Частая ошибка - забыть, какие частицы считаются. Для воды N по формуле дает число молекул, а не число всех атомов. Чтобы найти число атомов, нужно умножить число молекул на количество атомов нужного элемента в одной молекуле. Еще одна ошибка - подставлять массу вместо количества вещества. Если дана масса, сначала находят n = m / M, и только затем используют постоянную Авогадро.

Практика

Задачи с решением

Найти число молекул

Условие. Сколько молекул содержится в 2 моль CO2?

Решение. N = nN_A = 2 * 6,02 * 10^23 = 1,204 * 10^24 молекул.

Ответ. 1,204 * 10^24 молекул

Найти число атомов кислорода

Условие. Сколько атомов кислорода содержится в 1 моль O2?

Решение. В 1 моль O2 содержится 6,02 * 10^23 молекул. В каждой молекуле два атома кислорода, поэтому атомов 2 * 6,02 * 10^23 = 1,204 * 10^24.

Ответ. 1,204 * 10^24 атомов кислорода

Калькулятор

Посчитать по формуле

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

  • Химия 8-9 классов: количество вещества, молярная масса и расчеты по формулам веществ
  • Кодификатор проверяемых требований ОГЭ по химии: расчеты по химическим формулам и уравнениям

Связанные формулы

Химия

Количество вещества через массу и молярную массу

$n = \frac{m}{M}$

Количество вещества показывает, сколько молей вещества содержится в образце. Если известны масса вещества и его молярная масса, количество вещества находят делением массы на молярную массу.

Химия

Молярная масса вещества

$M = \frac{m}{n}$

Молярная масса показывает массу одного моля вещества. Если известны масса образца и количество вещества, молярную массу находят делением массы на количество вещества.

Химия

Объем газа через количество вещества

$V = nV_m$

Объем газа равен количеству вещества газа, умноженному на молярный объем. В школьных задачах при нормальных условиях часто используют Vm = 22,4 л/моль.