Medžiagos kiekis, molinė masė ir dujų tūris

Mokymosi tikslai

Paaiškinti molio, Avogadro konstantos ir molinės masės ryšį.
Apskaičiuoti medžiagos kiekį iš masės, dalelių skaičiaus arba dujų tūrio.
Atskirti molekulių, atomų, jonų ir formulės vienetų skaičių.
Pateikti matavimo rezultatą tinkamais vienetais ir pagrįstu reikšminių skaitmenų skaičiumi.

Sąvokos

Medžiagos kiekis, molis, Avogadro konstanta, molinė masė, dujų molio tūris, standartinės sąlygos, absoliučioji paklaida, santykinė paklaida, reikšminiai skaitmenys.

Cheminėje lygtyje lyginame daleles, o laboratorijoje dažniausiai matuojame masę arba tūrį. Šiuos mastelius susieja medžiagos kiekis $n$ , matuojamas moliais.

Prisimink

$1$ mol bet kurios medžiagos turi $N_A=6{,}02\cdot10^{23}$ dalelių.
Molinė masė $M$ skaitine verte gaunama sudėjus formulėje esančių atomų santykines atomines mases.
Pagal oficialų Chemijos VBE lentelių rinkinį standartinės sąlygos yra $0\ ^\circ\mathrm{C}$ ir $100\ \mathrm{kPa}$ , o dujų molio tūris $V_M=22{,}7\ \mathrm{L\,mol^{-1}}$ .
Prieš skaičiuodamas suderink vienetus: $1\ \mathrm{dm^3}=1\ \mathrm{L}$ , $1\ \mathrm{cm^3}=1\ \mathrm{mL}$ .

Trys pagrindiniai ryšiai

n=\frac{m}{M},\qquad n=\frac{N}{N_A},\qquad n=\frac{V}{V_M}\quad\text{(dujoms standartinėmis sąlygomis).}

Čia $m$ – grynos medžiagos masė, $N$ – dalelių skaičius, $V$ – dujų tūris. Formulėje būtina įvardyti, kokios dalelės skaičiuojamos: atomai, molekulės, jonai ar formulės vienetai.

Išspręstas pavyzdys

Kiek vandens molekulių yra $9{,}00\ \mathrm{g}$ vandens?

$M(\ce{H2O})=2\cdot1{,}01+16{,}00=18{,}02\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ .
$n=9{,}00/18{,}02=0{,}499\ \mathrm{mol}$ .
$N=nN_A=0{,}499\cdot6{,}02\cdot10^{23}=3{,}00\cdot10^{23}$ .

Atsakymas: maždaug $3{,}00\cdot10^{23}$ $\ce{H2O}$ molekulių.

Kitas išspręstas pavyzdys: dujų tūris

Kokį tūrį standartinėmis sąlygomis užima $0{,}250\ \mathrm{mol}$ deguonies?

$V=nV_M=0{,}250\cdot22{,}7=5{,}68\ \mathrm{L}.$

Šio ryšio negalima aklai taikyti kitai temperatūrai ar slėgiui. Jei sąlygos nenurodytos kaip standartinės, turi būti pateiktas kitas modelis arba papildomi duomenys.

Dalelių skaičius junginyje

Vienoje $\ce{Al2(SO4)3}$ formulės vieneto dalelėje yra $2$ Al atomai, $3$ S atomai ir $12$ O atomų. Todėl $0{,}20$ mol šios druskos turi $0{,}40$ mol Al atomų ir $2{,}40$ mol O atomų.

Dažnos klaidos

Dalijant masę iš santykinės molekulinės masės be vienetų. Skaičiavime reikia $M$ vienetais $\mathrm{g\,mol^{-1}}$ .
Supainiojamos molekulės ir atomai. Vienas molis $\ce{O2}$ yra vienas molis molekulių, bet du moliai O atomų.
$22{,}7\ \mathrm{L\,mol^{-1}}$ taikomas tirpalo ar skysčio tūriui. Tai tik dujų molio tūris nurodytomis sąlygomis.
Tarpiniame žingsnyje per anksti suapvalinama ir prarandamas galutinio atsakymo tikslumas.

Matavimo duomenys ir reikšminiai skaitmenys

Cheminio skaičiavimo tikslumas negali būti didesnis už pradinių duomenų tikslumą. Skaičius $0{,}00450$ turi tris reikšminius skaitmenis: pradžios nuliai tik nurodo dešimtainio kablelio vietą. Tarpiniuose veiksmuose laikyk bent vieną papildomą skaitmenį ir apvalink tik galutinį rezultatą.

Jei žinoma etaloninė vertė $x_0$ , absoliučioji ir santykinė paklaidos:

\Delta x=|x-x_0|,\qquad \delta=\frac{|x-x_0|}{|x_0|}\cdot100\%.

Pakartotiniai matavimai padeda įvertinti atsitiktinę sklaidą, tačiau savaime nepašalina sisteminės paklaidos, pavyzdžiui, neteisingai sukalibruotos svarstyklės poslinkio. Grafike nepriklausomas kintamasis žymimas horizontalioje, priklausomas – vertikalioje ašyje; išskirtinis taškas turi būti ištirtas, ne tyliai pašalintas.

Pasitikrink

Apskaičiuok $11{,}35\ \mathrm{L}$ azoto medžiagos kiekį standartinėmis sąlygomis.
Kiek molių chlorido jonų yra $0{,}30$ mol $\ce{CaCl2}$ ?
Paaiškink, kodėl vienodo medžiagos kiekio $\ce{H2}$ ir $\ce{CO2}$ molekulių skaičiai vienodi, nors masės skiriasi.

Kraunama pamokos praktika…

Santrauka

Molis yra tiltas tarp mikroskopinio dalelių skaičiaus ir laboratorijoje matuojamos masės ar dujų tūrio. Pirmiausia nustatyk, koks dydis duotas, paversk jį į molius, o atsakymo tikslumą pagrįsk realiais matavimo duomenimis.

Oficialūs šaltiniai

SRC-BP-V1269 – Chemijos bendroji programa, IV gimnazijos klasė, pagrindinės chemijos sąvokos ir dėsniai.
SRC-EMOKYKLA-CHEM – oficialus Bendrosios programos atvaizdavimas eMokykloje.
SRC-IR-2025 – III–IV gimnazijos klasių įgyvendinimo rekomendacijos ir skaičiavimo uždavinių metodika.