Количество вещества. 
Постоянная Aboi адро

При вычислении массы молекул, атомов широко используется понятие количества вещества. Эго физическая величина, измеряемая числом атомов, молекул или других структурных частиц в веществе данной системы (газ, жидкость, твердое тело). За единицу количества вещества принимается_моль.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько структурных частиц, сколько содержится атомов в углероде массой 12 г.

Для наглядности представим 12 г углерода с количеством атомов Na и какие-либо три системы с числом частиц в них Nt, N1, N3.

Например, первая система состоит из молекул кислорода, вторая — атомов гелия, третья представляет собой совокупность электронов (рис. I). Структурные частицы на рис. 1 изображены точками.

Рис. 1.

Если Ni=N0, N2-N0, N3=N0, то количество вещества во всех трех системах одно и то же, равное одному молю. Таким образом, в моле любой системы содержится одинаковое число структурных частиц, равное числу атомов N0, содержащихся в 12 г углерода. В честь итальянского ученого А. Авогадро это число называется числом Авогадро. Его числовое значение установлено опытным путем:

Хотя число частиц в моле кислорода, гелия и моле, состоящем из электронов, одинаковое, масса моля вещества этих систем различная, так как значение массы самих частиц этих систем разные.

Если массу частицы обозначить символом ш0, то массу моля (М), называемую также молярной массой, легко определить как произведение значений то и Na:

Выразив значение шо из соотношения (2), подставим его в равенство (3):

Нетрудно видеть, что произведение mc *NA численно равно 12 граммам, так как выражает суммарную массу No атомов углерода.

Поэтому после сокращения на число 12 в формуле (4) получим:

Итак, молярная масса М, выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе М_г.

Так, для кислорода (0₂) будем иметь:

М_г=16*2=32 у.с.м.; М=32 г/моль.

Для гелия (Не):

М_г=4 у.е.м.; М=4 г/моль=4*10'³кг/моль.

Для моля вещества, состоящего из электронов:

М_г=0,0055 у.е.м.; М=0,55 г/моль=5,5*10'⁷кг/моль.

Количество вещества системы в молях, обозначаемое символом г, можно вычислить по формуле:

где N — число структурных частиц в веществе данной системы. Умножая числитель и знаменатель на массу т₀ одной частицы, получим:

Здесь m — масса вещества данной системы, М — молярная масса вещества системы.

Таким образом, количество вещества системы в молях можно вычислять по формулам (6) и (7).

Историческая справка. Авогадро Амедео (1776−1856) — итальянский физик и химик. Основные физические работы посвящены молекулярной физике. В 1811 г. выдвинул молекулярную гипотезу в «Очерке методов определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, по которым они входят в соединения». Исходя из открытого им закона, по которому в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое количество молекул (закон Авогадро). Автор четырехтомного научного труда «Физика весовых тел, или трактат об общей конституции (тел» 1837−1841), который явился первым руководством по молекулярной физике.