Кількість речовини

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Фізична величина
Назва		Кількість речовини
Позначення величини		ν (грец. «ню»)
Позначення для розмірності		N
Системи величин і одиниць	Одиниця		Розмірність
СІ	Моль (mol, моль)		N

Кількість речови́ни — фізична величина, що характеризує кількість однотипних структурних одиниць (часток). Під структурними одиницями розуміються будь-які частки, з яких складається речовина (атоми, молекули, йони, електрони або будь-які інші частки).

В міжнародній системі одиниць СІ кількість речовини поряд з масою (яка теж фактично корелює з кількістю частинок) належить до основних одиниць окремого типу^[1]. Таким чином, кількість речовини в системі СІ не може бути виражена через інші базові одиниці. Одиниця кількості речовини називається моль. Моль дорівнює кількості речовини системи, яка містить стільки ж частинок, скільки міститься атомів у 0,012 кг вуглецю-12.

[ред.] Історичні відомості

Поняття кількість речовини було введене в науку давно. Проте вважалося, що кількість речовини не є особливою самостійною величиною, принципово відмінною від маси. Хоча після припущення Авогадро (1813 р.) про те, що рівні об'єми різних газів при однаковому тиску містять одне і те ж число молекул, кількість речовини і трактувалася як число молекул, але будучи пропорційною масі, вона тотожна їй. Уявлення про тотожність кількості речовини і маси багато в чому спиралося на переконання в тому, що всі молекули (атоми) даної речовини в усіх відношеннях тотожні, що їх маса постійна і, отже, маса тіла або системи пропорційна числу молекул, що містяться в них. Власне, і про число молекул можна було судити тільки по масі тіла, оскільки не існувало прямих способів визначення числа молекул. Відкриття в області фізики в першій половині двадцятого сторіччя поколивали переконання в тотожності маси і кількості речовини.

Одиниця кількості речовини — моль також була відома ще в XIX ст. Але до недавнього часу моль розглядався як індивідуальна одиниця маси. Індивідуальна в тому сенсі, що розмір цієї одиниці для кожної речовини був особливий. Слово «моль» походить від латинського слова «moles» і означає кількість, масу або рахункову множину. З цих трьох понять остання — рахункова множина найточніше виражає сучасне розуміння моля. У визначенні моля не вказується точне число структурах елементів, що містяться в ньому. Прийнято вважати його рівним числовому значенню сталої Авогадро N_A.

[ред.] Основні співвідношення

Відношення числа молекул N речовини до кількості речовини ν називається сталою Авогадро N_A:

$N_A = \frac{N}{\nu }$

Стала Авогадро дорівнює^[2] N_A = 6,0221415·10²³ ± 0.0000010·10²³ моль^-1, вона показує, скільки атомів або молекул міститься в одному молі речовини.

Кількість речовини ν можна знайти як відношення числа N атомів або молекул речовини до сталої Авогадро N_A:

$\nu = \frac{N}{N_A}$

Між кількістю речовини ν_X, масою m_X порції хімічно чистої речовини X та її молярною масою M_X є залежність:

$\nu_{\mathrm{X}} = { m_{\mathrm{X}}\over M_{\mathrm{X}}}$

[ред.] Використання

Ця фізична величина використовується для вимірювання макроскопічних кількостей речовин в тих випадках, коли для чисельного опису процесів, що вивчаються, необхідно приймати до уваги мікроскопічну будову речовини, наприклад, в хімії, при вивченні процесів електролізу тощо

При описі хімічних реакцій, кількість речовини є зручнішою величиною, ніж маса, оскільки взаємодіють молекули, які можуть мати масу, що сильно розрізняється. В той же час, використовувати в розрахунках безпосередньо кількість молекул незручно, оскільки це число дуже велике.

Наприклад для спалювання водню:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

потрібна в два рази більша кількість речовини водню, у порівнянні з киснем. При цьому маса водню, що бере участь в реакції, приблизно в 8 разів менше маси кисню (оскільки атомна маса водню приблизно в 16 разів менше атомної маси кисню). Таким чином, використання кількості речовини полегшує інтерпретацію рівнянь реакцій (співвідношення між кількостями реагуючих речовин дорівнює відношенню коефіцієнтів в рівнянні).

[ред.] Посилання

↑ Рішенням XIV Генеральної конференції з мір і вагів (1971 р.) одиниця кількості речовини — моль була затверджена як сьома основна одиниця Міжнародної системи.
↑ За даними CODATA-2002 [1]