Масса вещества в чем измеряется: Урок 8. количество вещества. молярная масса. молярный объём газазакон авогадро — Химия — 8 класс — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Урок 8. количество вещества. молярная масса. молярный объём газазакон авогадро — Химия — 8 класс

Количество вещества. Молярная масса. Молярный объем газа. Закон Авогадро
Из курса физики мы знаем о таких физических величинах, как масса, объём и плотность. При помощи этих величин легко характеризовать вещества. Например, мы идём в магазин и покупаем 1 кг сахара или литровую бутылку минеральной воды. Но оказывается, что этих величин недостаточно, если необходимо рассмотреть вещество с точки зрения числа частиц. Сколько молекул сахара содержится в 1 кг сахара? А сколько молекул воды в литровой бутылке? А в одной капле? Ответ на этот вопрос можно получить, если знать ещё об одной физической величине, которая называется количество вещества. Точное число молекул посчитать сложно, но если считать не штуками, а порциями, то задача упрощается. Например, мы никогда не покупаем в магазине спички поштучно, но купив одну порцию спичек – коробок, знаем, что там 100 штук.

И салфетки мы тоже поштучно не покупаем, но купив пачку салфеток, то есть порцию, мы точно будем знать, сколько штук салфеток мы купили.
Количество вещества – это порция вещества с определённым числом структурных частиц. Количество вещества принято обозначать греческой буквой ν [ню]. В системе СИ единица измерения количества вещества называется моль. Один моль вещества содержит столько же структурных частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода, а именно 6*1023 частиц. Это количество является постоянной величиной и называется «постоянная Авогадро». Количество вещества можно определить как отношение числа структурных частиц к числу частиц в одном моле вещества.
Например, количество вещества, которое соответствует 3*1023 атомов железа можно легко рассчитать по этой формуле.

Преобразовав исходную формулу легко определить число структурных частиц по известному количеству вещества: N = v * NA
Своё имя эта постоянная получила в честь Амедео Авогадро, который в 1811 году сделал предположение, которое затем подтвердилось экспериментально и теперь носит имя Закона Авогадро.

Закон Авогадро: «в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое количество молекул».
Из закона Авогадро следует, что при одинаковых условиях массы газов, содержащие одинаковое число структурных частиц, будут занимать одинаковый объём. При давлении 1 атмосфера и температуре 0 градусов Цельсия 1 моль любого газа занимает объём равный 22, 4 л. Этот объём называется молярный объём. А условия – нормальные условия. Молярный объём обозначается Vm, показывает объём газа количеством 1 моль. При нормальных условиях является постоянной величиной.
При нормальных условиях количество вещества это отношение объёма к молярному объему.
По этой формуле можно определить объём вещества, если известно его количество: V = ν * Vm
Массу вещества количеством 1 моль называют молярной массой, обозначают буквой M. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе. Единица измерения молярной массы г/моль.
Зная массу вещества, легко определить количество вещества.

Найдём количество вещества 5,6 г железа.
Чтобы найти массу вещества по известному количеству преобразуем формулу: m = ν * M
Справочный материал
• Количество вещества ν [ню] – это физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц (любые частицы, из которых состоит вещество – атомы, молекулы, ионы и т.д), содержащихся в веществе. Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) – моль.
• Моль – это единица измерения количества вещества. Один моль вещества содержит столько же структурных частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода.

• Молярная масса (M) – масса вещества количеством один моль. Единица измерения г/моль.
• Нормальные условия (н.у.) – физические условия, определяемые давлением 101325 Па (нормальная атмосфера) и температурой 273,15 К (0 °С).
• Молярный объём (Vm) – объём вещества количеством один моль. Единица измерения л/моль; при н.у. Vm = 22,4 л/моль
• Закон Авогадро – в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое количество молекул.

• Постоянная Авогадро (NA) показывает число структурных частиц в веществе количеством один моль.

Литейные заводы России / Количество вещества. Моль. Молярная Масса. Формула

Количество вещества применяться для измерения макроскопических количеств веществ во многих естественных науках таких как, физика, химия, при изучении электролиза, в термодинамика, описывающая состояние идеального газа. Так как молекулы взаимодействуют независимо от их массы в количествах, кратным целым числам, то при описании химических реакций, использовать количества вещества удобнее, чем массу. Для того, чтобы понять, что такое количества вещества в химии, отметим, что у величины есть своя единица измерения.

Определение, единицы измерения, обозначение

Число аналогичных структурных единиц, содержащих в веществе (атомов, электронов, молекул, ионов и других частиц) и есть физическая величина — количество вещества. По международной системе единиц (СИ) измеряется количество вещества в [моль], [кмоль], [ммоль], при использовании в расчетах, обозначается как (эн).

Применение, значение

В химии при написании химических уравнений, после знакомства законом постоянства массы веществ, становится понятно как использовать величину количества вещества и понятно ее значение. Например, в реакции горения водорода, его требуется 2 к 1 значению кислорода. Зная массу водорода, можно получить количества вещества кислорода, участвующего в реакции горения.

В реальных опытах вместо количества вещества «в штук» используют единицу измерения [моль]. Это сокращает соотношение исходных реактивов и упрощает вычисления. Фактически в 1 моле количество единиц вещества содержится 6 ·1023 моль⁻¹ , что называться число Авогадро [N_A].

Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса, т.

е отношение массы вещества к количеству к количеству молей этого вещества:

n = m/M,

где m — масса вещества, M — молярная масса вещества.

Молярная масса измерятся в [ г/моль].

Также молярная масса может быть найдена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро.

Количество вещества газообразного определяют на основе его объема:

n = V / V_m,

где где V — объём газа при нормальных условиях, а

V_m — молярный объем газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль по закону Авогадро.

Подводя итоги всех расчетов, можно вывести общую формулу для количества вещества:

Вычисления

Чтобы точнее понять, что такое количество вещества, решим простейшие задачи: какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке, массой m = 5,4 кг?

При решении это задачи следует помнить, что молярная масса численно равна относительной молекулярной массе, для нахождения которой понадобится таблица Менделеева, округляя значения: μ = 2,7 ⋅ 10-2 кг/моль.

Таким образом, количество вещества находим путем простых вычислений:

n = m/μ = 5,4 кг/ 2,7 ⋅ 10-2 кг/моль = 2⋅ 10-2 моль.

В физике также используется данная величина. Она нужна в молекулярной физике, где проводятся вычисления давления, объема газообразных веществ по уравнению Менделеева-Клапейрона:

Масса вещества — Справочник химика 21

Основными показателями электрохимических производств являются выход по току, степень использования энергии, расходный коэффициент по энергии, напряжение, приложенное к электролизеру, и др. Большинство вычислений основано на законе Фарадея, согласно которому масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна силе тока /, времени электролиза т и электрохимическому эквиваленту этого вещества Э,.,. Масса веществ вычисляется по формуле
[c.200]
Наиболее часто встречаются отклонения, связанные с протеканием различных процессов в исследуемых растворах.

Как уже упоминалось ранее, поглощение прямо пропорционально числу поглощающих частиц. Однако в результате различных процессов, таких, как гидролиз и сольватация, ионная сила раствора при сохранении постоянства общей массы веществ, число поглощающих частиц данного вида и их энергетическое состояние могут изменяться, что является основной причиной, вызывающей отклонение от закона Бугера — Ламберта — Бера. Известно, например, что многие химические процессы, протекающие в растворах, связаны с концентрацией Н+-ионов. Кроме того, изменение pH раствора приводит к различной степени связанности иона металла в комплексное соединение, к изменению его состава или даже к его разрушению. [c.467]

Так как р . = (где — молекулярная масса вещества [c.29]

Выход по току определяется отношением массы вещества, выделившегося при электролизе, к массе веще- [c.200]

К счастью, установить правильные атомные веса можно и другими способами. Например, в 1818 г. французский химик Пьер Лун Дюлонг (1785—1838) и французский физик Алексис Терез Пти (1791—1820) определили атомный вес одного из таких элементов . Они обнаружили, что удельная теплоемкость элементов (количество теплоты, которое необходимо полвести к единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на один градус) обратно П ропорцн-ональил атомному весу. Иными словами, если атомный вес элемента X вдвое больше атомного веса элемента у, то после поглощения одинаковыми весовыми количествами элементов одинакового количества тепла температура у повысится вдвое больше, чем температура X. Это и есть закон удельных теплоемкостей. [c.61]

Плотностью называют массу вещества, заключенную в единице объема [c.38]

Классическими методами анализа обычно называют определение объема вещества, расходуемого при реакции (объемный анализ, иначе титриметрический анализ), или массы вещества, полученного в результате реакции (весовой анализ, иначе гравиметрический анализ). В XX в. были разработаны новые, физические, методы анализа, а именно измерение поглощения света, изменения электрической проводимости и другие более тонкие и более сложные методы [c.127]

В большинстве случаев. масса вещества определяется отдельно для твердой, жидкой и газовой фаз. Таким образом, уравнение материального баланса имеет вид [c.62]

В количественном анализе основным прибором являются весы. Нужно иметь в виду, что на весах измеряют массу вещества, а не вес, т. е. не силу тяжести. [c.15]

В качестве адсорбентов применяются твердые вещества, имеющие большую удельную поверхность, отнесенную обычно к единице массы вещества. Удельная поверхность адсорбентов колеблется от сотен до десятков сотен квадратных метров на грамм в зависимости от вида и сорта адсорбента. В технике широко применяются адсорбенты с удельной поверхностью 600—800 м2/г. [c.88]

Коэффициент дымообразования — количество дыма, выделяющегося при сгорании единицы массы вещества характеризует способность веществ к образованию дыма при горении. По дымообразующей способности вещества подразделяют на три группы с малой дымообразующей способностью — коэффициент дымообразования меньще или равен 50, с умеренной дымообразующей способностью — коэффициент дымообразования больше 50, но меньше или равен 500 и с высокой дымообразующей способностью — коэффициент дымообразования более 500. [c.13]

Количество любого химического вещества, присутствующего в системе, может измеряться его массой или числом молей. Если mJ — молекулярная масса вещества Л/ — — масса этого вещества и NJ — чпсло молей, то [c.22]

Массовая концентрация. Если масса вещества А в объеме V равна Mj, то массовая концентрация, или плотность вещества Аj, определяется по формуле [c.26]

М, — масса вещества А,, ед. масса. [c.37]

А, —константа скорости при температуре поверхности. т, nij — молекулярная масса (вещества Aj). [c.146]

В уравнении для At концентрацию можно заменить отношением массы растворенного вещества в 1000 г растворителя т к молярной массе этого вещества М. Тогда Ai = k m/M). С помощью этой формулы нетрудно подсчитать молярную массу вещества. [c.132]

Необходимо отметить, что величина М является также молекулярной массой вещества, т. е. ею может быть выражено, во сколько раз масса рассматриваемого химического элемента или соединения больше 1/х2 части массы атома углерода принятой за основу измерений. В соответствии с такой интерпретацией молекулярная масса представляет собой безразмерную величину. В дальнейшем изложении принято, что величина М выражается в кг кмоль или г моль. [c.26]

По заданному числу молей любого вещества легко найти его массу, а по заданной массе вещества — число молей. [c.24]

По массовому составу можно рассчитать плотность стабильного конденсата. Поскольку плотность — это масса вещества в единице объема, для расчета необходимо знать массу жидкости и ее объем. Примем, что масса смеси составляет 1 кг, тогда масса каждого, входящего в смесь компонента, численно равна его массовой доле. Зная массу каждого компонента и [c.26]

Энтальпия (прежде 1[азывавшаяся теплосодержанием), отнесенная к единице массы вещества, выражается в дж1кг, кдж/кг и ккал/ка. [c.8]

Решение. Рр = 1п (известняка)/ т (извести). Запишем уравнение реакцпп СаСО , = СаО+СОа- -ДЛ/, Опреде,лнм молярную массу СаСО, и СаО если Л1г(СаС0з) = 100,1, то М(СаСОз) = = 100,1 г/моль, п. И 100-10- т/моль. Таким же способом вычисляется молекулярная масса если Мг(СаО) =56,1, то (СаО) =56,1 г/моль, нлн 56-10- т/моль. Вычислим массу вещества оксида кальция, содержащегося в 1 т извсстн 6 сао = 1-0,94 = 0,94. Количество оксида кальция будет гс.ао = 0,94/56-И)- = 1 б 857. ( огласно уравнению реакции количество вещества карбоната кальция также равно [c.46]

При ответе на первый вопрос необходимо учесть, что процессы химической технологии обычно не могут быть описаны с позиций электрических и магнитных явлений или с позиций теории поверхностных явлений. Кроме того, в большинстве случаев нет необходимости в данных о потенциальной и кинетической энергии потоков массы веществ. Поэтому в дальнейшем описание элемента процесса в технологической схеме процесса будет считаться полным, если в месте входа и выхода из элемента процесса для каждой фазы будет приведено /с + 2 данных (потоки компонентов, теплоты, импульса ). [c.33]

Согласно закону сохранения массы, сумма накоплений (за время dt) массы вещества, движущегося в трех направлениях, должна быть равна убыли массы в объеме dV [c.50]

В качестве внесистемной индивидуальной единицы массы применяют моль и киломоль. Кргломолем кмолъ) называется масса вещества в килограммах, численно равная молекулярному весу. [c.7]

Поскольку кривая ИТК в координатах отгон — температура (х—, t) представляет собой типичную вероятностную кривую распределения случайных величин в качестве характеристики состава непрерывной смеси принимается кривая плотности вероятности распределения 1 в координатах с 1)—где с 1)—йх1й1 (рис. 1-13). Действительно, в этом случае содержание бесконечно малой массы вещества (индивидуального компонента смеси континуума), выкипающего в интервале температур от t до ( + 0 будет определяться выражением с ()сИ, так как [c.34]

Между тем при анализе могут встретиться случаи, когда со-отвехтвующие ошибки имеют только один знак. Например, результаты взвешивания какого-либо гигроскопичного вещества будут всегда больше, но не меньше истинной массы. Понятно, что среднее арифметическое будет больше отклоняться от истинного значения массы вещества, чем наименьшая из полученных масс. Очевидно, что ошибки, с которыми здесь имеют дело, не являются в действительности случайными, а носят систематический характер. [c.51]

При нагревании крис воды. На этом основано ционной воды в большин Так, в рассматриваемом в бюкс (см. рис. 6), нагр (см. рис. 23) до тех пор, и№ства (высушивание дс Достижение постоянн что вся кристаллизацио убыли в массе вещества. [c.162]

Согласно ГОСТ 17.2.1.01—76, выбросы классифицируются по двум признакам по агрегатному состоянию веществ в выбросах и массовому выбросу (масса веществ, выбрасываемых в единицу времени. В зависимостн от агрегатного состояния выбросы делятся на четыре класса I — газообразные и парообразные, П — жидкие П1 —твердые IV — смешанные в зависимости от химического [c.205]

Материальный баланс составляется на основании закона сохранения массы вещества, согласно которому во всякой замкнутой системе масса веществ, встуинвии х в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате реакции. Материальный баланс технологического процесса — это масса веществ, поступивших на технологическую операцию (приход), равная массе веществ, полученных в ее результате (расход) [c.62]

В практических расчетах не всегда присутствуют все три фазы, может быть несколько веществ в какой-то одной фазе, а тогда уравнение (4.10) может упрсицаться или усложняться. Нередко материальный баланс составляется для какой-нибудь одной фазы гетерогенного процесса, происходящего в реакторе. Тогда в процессе перехода веществ пз одной фазы в другую масса веществ, поступающих в реактор в составе этой фазы (например, газовой), не равна массе веществ, выходящих из реактора. В реакторе увеличивается или уменьшается масса веществ в данной фазе. В этом случае общее уравнение материального баланса, например для газовой фазы, примет вид [c.63]

Отметим, что если при расчете материального баланса масса исходных веществ не будет равна массе конечных (Ощ, х=7 Сра х), то вычисляют невязку баланса (Но). Она определяется отношением разницы масс веществ прихода и расхода (б прих—Орцсх) к массе веществ прихода ((Зпр лх) и выражается в процентах. Если невязка баланса превышает 0,5 %, то расчеты следует проверить. Для данного примера невязка балаиса равна Н,-,==8-10 5. Задача 4.16. Рассчитать материальный баланс печи [c.66]

Задача 11. 2. Определить выход пульпы (в килограммах), массу веществ в жидкой фазе пульпы и массу раствора разбавления при сернокислотной экстракции ( )осфорпоГ1 кислоты пз апатитового концентрата массой 100 кг, если массовое отношение ж/т пульпы равно 2,5/1, гппсо1зое чпсло—1,6, масса веществ, выделяю-п ихся в газовую ([зазу, составляет 5 кг, а расход серной кислоты — 117,9 кг. [c.174]

Решение. Выход пульпы найдем по формуле (11,8) Т п=100Х XI,6 (2,5-Ь 1) =560. Масса веществ в жидкой фазе пульны составит 0ж = 560—1.6-100 = 400. Массу раствора разбавления определим по формуле (11.9) Ораст =560—(100+117,9-Ь5) =347,1, [c.174]

Решение. Вычислим массу вещества (в граммах), которое тесре-гичсски должно выделиться за 24 ч [c.213]

Теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус. Различают истинную и среднюю (С) теплоемкости, соответствующие либо бесконечно малому изменению или разности температур. В зависимости от способа выражения состава вещества различают массовую, польную и объемную теплоемкости. Чаще применяют массовую теплоемкость, единица ее измерения в СИ — Джоуль на килог — рамм — Кельвин (Дж/кг К), допускаются также кратные единицы — кДж/кг К, МДж/кг К. Различают также изобарную теплоемкость (при постоянном давлении — С ) и изохорную теплоемкость (при постоянном объеме — С ). [c.84]

Плотность density) — это масса вещества, заключенная в единице объема (кг/м г/см ). Численное значение плотности выражается отношением массы какого-либо объема вещества к массе такого же объема воды, имеющей температуру 4°С (масса 1 л воды при 4°С равна 1 кг). Плотность жидкостей просто и достаточно точно измеряется ареометром (ГОСТ 3900-85). Обычно рядом со значением плотности указывается и температура измерения (температура может не указываться, если плотность определена при 20°С). [c.35]

Т. е. при даипом стехиометрическом коэффициенте ее можно выразить изменением числа молей (или массы) веществ, участвующих в химической реакции, в единице объема за единицу времени . [c.196]

1. Физические величины в химии, их обозначение и единицы измерения. Постоянные

В химии используются международные обозначения физических величин и единицы их измерения.

Для использования в химических расчётах некоторые международные единицы оказываются не совсем удобными (слишком большими или слишком маленькими), поэтому чаще применяют кратные единицы — г, мг, дм³, см³.

Иногда в задачах встречаются также несистемные единицы — л, мл.

Физические величины, их обозначения и единицы измерения

Величина	Обозначение	Единицы измерения
Число частиц	\(\)N\(\)	частиц
Количество вещества	\(\)n\(\)
Масса	\(\)m\(\)	г, кг, мг, а. е. м., u
Относительная атомная масса	Ar	—
Относительная молекулярная масса	Mr	—
Молярная масса	\(\)M\(\)
Объём	\(\)V\(\)	дм³, м³, см³, л, мл
Молярный объём	Vm	дм³/моль, л/моль
Плотность	ρ
Массовая доля	\(\)w\(\)	—

В химических расчётах часто используются постоянные величины, значения которых надо запомнить.

Некоторые постоянные, применяемые в химических расчётах

Постоянная Авогадро	6,02⋅1023 моль^-1, 6,02⋅1023 1/моль
Молярный объём газов при н. у.	\(22,4\) дм³/моль
Атомная единица массы	1,66⋅10−24 г, 1,66⋅10−27 кг
Плотность воды при \(4\) °С	\(1\) г/см³, \(1\) г/мл, \(1000\) г/дм³

Компания — Компания «Винк» — дистрибуция инженерных пластиков

Одним из проявлений научно-технического прогресса и связанного с ним процесса технического перевооружения современных производств являются разработка и внедрение новых видов конструкционных материалов, главным образом – полимеров. Современные полимерные материалы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными конструкционными материалами, что позволяет увеличивать производительность и срок службы оборудования, следовательно, повышать рентабельность производства, создавать конкурентные преимущества. В некоторых случаях свойства полимеров настолько уникальны, что альтернативы их применению просто не существует, в особенности, если мы говорим о полимерах нового поколения, внедренных в широкую практику в последнее десятилетие.

Замещение традиционных материалов

Целью нашей компании является активизация внедрения инженерных пластиков в формах полуфабрикатов (листов, прутков и стержней из полипропилена и полиэтилена, профилей, труб, деталей и комплектующих) в различных отраслях современного производства. Основная задача, которую призван решить данный ресурс – помочь техническим специалистам производственных предприятий разобраться в огромном разнообразии современных полимерных материалов, получить информацию о передовом зарубежном опыте применения пластиковых полуфабрикатов для решения инженерных задач в указанных направлениях, найти оптимальное решение применительно к конкретной актуальной задаче.

Основные направления применения полимерных полуфабрикатов

С момента начала практического применения полимеров (приблизительно полвека назад) объем их потребления рос в геометрической прогрессии, и в дальнейшем эта тенденция сохраниться. В частности, в последнее время в отечественной практике широко применяются следующие виды полуфабрикатов инженерных пластиков:

Листовой полипропилен, ПВХ листы – для футеровки и изготовления ванн и других видов емкостей промышленного назначения;
Листовой полиэтилен – для изготовления емкостей хранения, емкостей смешения, реакторов и прочих видов емкостного оборудования, в том числе в пищевом производстве;
Полипропиленовые трубы и фитинги – для создания промышленных трубопроводов;
Плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, PE1000) – для изготовления деталей машин и механизмов, деталей скольжения, для облицовки технологического оборудования, футеровки поверхностей;
Листы PVDF, листы ПНД и других фторопластов – для изготовления емкостного оборудования для особо агрессивных сред;
ПВХ фитинги и трубы, трубы из ПВДФ и других фторолефинов (фторопластов) – для создания промышленных трубопроводов.

Более подробно о применении этих и других видов инженерных пластиков в различных отраслях можно узнать в разделе «Решения» нашего сайта.

Урок 5. Моль и молярная масса – HIMI4KA

У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке

В уроке 5 «Моль и молярная масса» из курса «Химия для чайников» рассмотрим моль как единицу измерения количества вещества; дадим определение числу Авогадро, а также научимся определять молярную массу и решать задачи на количество вещества. Базой для данного урока послужат основы химии, изложенные в прошлых уроках, так что если вы изучаете химию с нуля, то рекомендую их просмотреть хотя бы мельком.

Единица измерения количества вещества

До этого урока мы обсуждали лишь индивидуальные молекулы и атомы, а их массы мы выражали в атомных единицах массы. В реальной жизни с индивидуальными молекулами работать невозможно, потому что они ничтожно малы. Для этого химики взвешивают вещества ни в а.е.м., а в граммах.

Чтобы перейти от молекулярной шкалы измерения масс в лабораторную шкалу, используют единицу измерения количества вещества под названием моль. 1 моль содержит 6,022·10²³ частиц (атомов или молекул) и является безразмерной величиной. Число 6,022·10²³ носит название Число Авогадро, которое определяется как число частиц, содержащихся в 12 г атомов углерода ¹²C. Важно понимать, что 1 моль любого вещества содержит всегда одно и то же число частиц (6,022·10²³).

Как уже было сказано, термин «моль» применяется не только к молекулам, но также и к атомам. Например, если вы говорите о моле гелия (He), то это означает, что вы имеет количество равное 6,022·10²³атомов. Точно так же, 1 моль воды (H₂O) подразумевает количество равное 6,022·10²³молекул. Однако чаще всего моль применяют именно к молекулам.

Молярная масса вещества

Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:

Молярная масса формула M=m/n
Количество вещества формула n=m/M
Число молекул формула N =N_A·n

где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, N_A— число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.

На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.

Задачи на количество вещества

Пример 1. Сколько граммов Н₂, Н₂O, СН₃ОН, октана (С₈Н₁₈) и газа неона (Ne) содержится в 1 моле?

Решение: Молекулярные массы (в атомных единицах массы) перечисленных веществ приведены в таблице Менделеева. 1 моль каждого из названных веществ имеет следующую массу:

Поскольку массы, указанные в решении примера 1, дают правильные относительные массы взвешиваемых молекул, указанная масса каждого из перечисленных веществ содержит одинаковое число молекул. Этим и удобно использование понятия моля. Нет даже необходимости знать, чему равно численное значение моля, хотя мы уже знаем, что оно составляет 6,022·10²³; эта величина называется числом Авогадро и обозначается символом N_A. Переход от индивидуальных молекул к молям означает увеличение шкалы измерения в 6,022·10²³ раз. Число Авогадро представляет собой также множитель перевода атомных единиц массы в граммы: 1 г = 6,022·10²³ а.е.м. Если мы понимаем под молекулярной массой массу моля вещества, то ее следует измерять в граммах на моль; если же мы действительно имеем в виду массу одной молекулы, то она численно совпадает
с молекулярной массой вещества, но выражается в атомных единицах массы на одну молекулу. Оба способа выражения молекулярной массы правильны.

Пример 2. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 8 г газообразного кислорода O₂?

Решение: Выписываем из таблицы Менделеева атомную массу атома кислорода (O), которая равна 15,99 а.е.м, округляем до 16. Так как у нас молекула кислорода, состоящая из двух атомов O, то ее атомная масса равна 16×2=32 а.е.м. Хорошо, а теперь переводим ее в молярную массу: 32 а.е.м = 32 г/моль. Это означает, что 1 моль (6,022·10²³ молекул) O₂ имеет массу 32 грамма. Ну и в заключении по формулам выше находим количество вещества (моль) и число молекул, содержащихся в 8 граммах O₂:

n = m / M = 8г / 32г/моль = 0,25 моль
N = N_A × n = 6,022·10²³ × 0,25 = 1,505·10²³ молекул

Пример 3. 1 молекула Н₂ реагирует с 1 молекулой Сl₂, в результате чего образуются 2 молекулы газообразного хлористого водорода НСl. Какую массу газообразного хлора необходимо использовать, чтобы он полностью прореагировал с 1 килограммом (кг) газообразного водорода?

Решение: Молекулярные массы H₂ и Cl₂равны 2,0160 и 70,906 г/моль соответственно. Следовательно, в 1000 г H₂ содержится

Даже не выясняя, сколько молекул содержится в одном моле вещества, мы можем быть уверены, что 496 моля Cl₂содержат такое же число молекул, как и 496,0 моля, или 1000 г, H₂. Сколько же граммов Cl₂содержится в 496 молях этого вещества? Поскольку молекулярная масса Cl₂равна 70,906 г/моль, то

Пример 4. Сколько молекул H₂ и Cl₂ принимает участие в реакции, описанной в примере 3?

Решение: В 496 молях любого вещества должно содержаться 496 моля × 6,022·10²³молекул/моль, что равно 2,99·10²⁶ молекул.

Чтобы наглядно показать, сколь велико число Авогадро, приведем такой пример: 1 моль кокосовых орехов каждый диаметром 14 сантиметров (см) мог бы заполнить такой объем, какой занимает наша планета Земля. Использование молей в химических расчетах рассматривается в следующей главе, но представление об этом пришлось ввести уже здесь, поскольку нам необходимо знать, как осуществляется переход от молекулярной шкалы измерения масс к лабораторной шкале.

Надеюсь урок 5 «Моль и молярная масса» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Единица измерения молярной массы

1 а.е.м. = 1/12 m(¹²С) = 1,66057×10^-27 кг = 1,66057×10^-24 г.

Относительная атомная масса элемента (A_r) – это безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома ¹²С. При расчете относительной атомной массы учитывается распространенность изотопов элементов в земной коре. Например, хлор имеет два изотопа ³⁵Сl (75,5%) и ³⁷Сl (24,5%).Относительная атомная масса хлора равна:

A_r(Cl) = (0,755×m(³⁵Сl) + 0,245×m(³⁷Сl)) / (1/12×m(¹²С) = 35,5.

Из определения относительной атомной массы следует, что средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:

m(Cl) = 35,5 ×1,66057×10^-24 = 5,89×10^-23 г.

Относительная молекулярная масса вещества (M_r) – это безразмерная величина, равная отношению массы молекулы вещества к 1/12 массы атома ¹²С. Относительная молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы, например:

M_r(N₂O) = 2×A_r(N) + A_r(O) = 2×14,0067 + 15,9994 = 44,0128.

Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения – моль.

Масса одного атома ¹²С равна 12 а.е.м., поэтому число атомов в 12 г изотопа ¹²С равно:

N_A = 12 г / 12 × 1,66057×10^-24 г = 1/1,66057×10^-24 = 6,0221×10^-23.

Таким образом, моль вещества содержит 6,0221×10^-23 частиц этого вещества.

Физическую величину N_A называют постоянной Авогадро, она имеет размерность [N_A] = моль^-1. Число 6,0221×10^-23называют числом Авогадро.

Молярная масса (М) – это масса 1 моль вещества. Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M_r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:

M = N_A × m (1 молекулы) = N_A × M_r × 1 а.е.м. = (N_A ×1 а.е.м.) × M_r = × M_r.

Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 44 а.е.м., то масса одного моля молекул равна 44 г.

Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных отношений к молярным.

Примеры решения задач

Что такое материя? | NRC.gov

Версия для печати

Наука 101 Комиссии по ядерному регулированию: что такое материя?

Все сущее состоит из материи. Материя имеет два основных свойства: объем и массу. Объем просто относится к пространству, которое занимает объект. В зависимости от физического состояния объекта существует несколько способов измерения объема. Например, если мы пытаемся измерить объем коробки, мы умножаем длину коробки на ее высоту и ширину.

Допустим, у нас есть коробка со следующими размерами: длина = 3 метра («м»), высота = 4 м и ширина = 5 м. Исходя из этих размеров, наша коробка будет иметь объем 60 м3 (3 м x 4 м x 5 м = 60 м3). Это, опять же, мера (в кубических метрах) того, сколько трехмерного пространства занимает наша коробка.

Если, с другой стороны, наш объект был жидкостью, мы могли бы использовать градуированный цилиндр (научный мерный стакан) для измерения объема нашего объекта. Эта мера будет представлена в литрах.Опять же, литр — это всего лишь мера того, сколько места занимает жидкость. Например, вы можете приобрести газировку в 2-литровых бутылках.

Поскольку мы немного поговорили об измерениях, на данном этапе может иметь смысл различать количество и единицы. Если еще раз подумать о нашем примере, то величина, которую мы пытаемся измерить, — это объем. Единица измерения, которую мы используем, — это литры или кубические метры.

А теперь поговорим о другом фундаментальном свойстве материи — массе.Когда мы говорим о массе, мы имеем в виду, сколько «вещества» находится в объекте. Чтобы проиллюстрировать это, представьте себе две леденцы, одинаковые и одинаковые по размеру, но одна из них полая. Не полая конфета имеет большую массу по сравнению с полой конфетой. Учитывая, что мы часто используем весы для измерения массы, вы можете подумать, что масса и вес — это одно и то же. Но это не так. Масса — это мера материи в определенном объекте. Независимо от того, где находится этот объект в огромной вселенной, он будет иметь одинаковую массу.

Вес, с другой стороны, является мерой силы тяжести, действующей на объект. В то время как вес объекта пропорционален его массе (чем больше масса объекта, тем больше он будет весить), сила тяжести зависит от того, где вы находитесь во Вселенной или даже от того, где вы находитесь на Земле — на самом деле вы весите больше, потому что там — это более высокая сила тяжести на полюсах, чем на экваторе. Итак, хотя объект будет иметь определенный вес здесь, на Земле, он не будет иметь такой же вес на Луне.Однако в обоих местах он имел бы одинаковую массу.

Теперь, когда мы можем определить, является ли что-то материей (если у него есть объем и масса), мы можем использовать другое измерение, плотность, чтобы определить, что это за материя. Плотность — это отношение массы объекта к его объему. Плотность рассчитывается путем деления массы объекта на его объем.

Вспомните нашу коробку объемом 60 м3. Допустим, наша коробка имеет массу 240 грамм (г).Если бы это было так, плотность нашей коробки была бы 4 г / м3 (240 г / 60 м3). Плотность — это не что иное, как способ определить, сколько материи умещается в определенном объеме. При использовании двух леденцов, хотя оба имеют одинаковый размер (или объем), твердая конфета имеет большую массу по сравнению с полой, и, как таковая, твердая конфета более плотная (больше вещества в определенном объеме), чем полая конфета.

Поскольку плотность определенного вещества (чего-то определенного с определенным составом, например чистой меди) одинакова для всех частей этого вещества, независимо от размера, плотность часто используется для определения идентичности конкретного объекта.После того, как мы вычислили плотность объекта, мы можем сравнить это значение с известными плотностями веществ, чтобы определить, какое вещество, по нашему мнению, представляет собой объект.

Комиссия по ядерному регулированию США — это независимое федеральное правительственное агентство, ответственное за регулирование коммерческого использования ядерных материалов. Этот документ не защищен авторскими правами и может быть воспроизведен в образовательных целях.

Страница Последняя редакция / обновление 19 марта 2020 г.

2.1. Измерение материи — Chemistry LibreTexts

Существует множество инструментов для прямого измерения макроскопических свойств химического вещества. Например, мы обычно измеряем объем жидкой пробы с помощью пипеток, бюреток, градуированных цилиндров и мерных колб (рис. \ (\ PageIndex {1} \)), тогда как мы обычно измеряем массу твердого или жидкого вещества. с балансом (рис. \ (\ PageIndex {2} \)).

Инструменты для измерения объема

Многие академические ученые сообщают о своих измерениях объема в миллилитрах.С другой стороны, химики-аналитики, как правило, работают с гораздо меньшими объемами, и они будут использовать образцы в нанолитрах и микролитрах в своей лаборатории. Рассматривая промышленную сферу, ученые работают с большими объемами и, следовательно, будут использовать единицу измерения литр.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (два слева) Градуированная стеклянная посуда используется для доставки переменных объемов жидкости. (два справа) Мерная стеклянная посуда используется для доставки (пипетка) или содержания (мерная колба) одного объема точно при заполнении до отметки.(CC BY-SA-NC; анонимно).

Приборы для измерения массы

Весы используются для измерения массы вещества. Обычно в средних школах и средних школах для лабораторных работ используются трехлучевые весы. Колледжи будут полагаться на цифровые балансы. Для больших объемов материалов используются цифровые весы с верхней загрузкой. Для большей чувствительности и точности некоторые химики используют аналитические весы.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): балансир с тремя лучами (изображение из: upload.wikimedia.org/wikiped…m_balance2.JPG. Цифровые весы с верхней загрузкой (upload.wikimedia.org/wikiped…00-2M_-_01.jpg) и аналитические весы (upload.wikimedia.org/wikiped…-NaCl-1mol.jpg)

В академической В лаборатории (например, в Университете Фурмана) химик обычно использует грамм или даже меньшую единицу — миллиграмм. Промышленные химики, производящие большее количество материала, будут работать с килограммами материалов. Химики-аналитики (промышленные или академические), ученые-экологи и токсикологи обычно больше озабочены меньшими единицами метрической системы.Например, многие химические вещества, содержащиеся в питьевой воде и воздухе, регулируются в концентрациях, таких как нанограммы и / или микрограммы.

Инструменты для измерения длины

Длина измеряется метрической палкой или метрической линейкой с отметками в миллиметрах и сантиметрах. Большинство устройств, используемых для измерения длины (в США), имеют как английскую, так и метрическую маркировку.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Метрические и английские измерительные приборы. (CC BY-SA 4.0; Ejay).

Единицы СИ

Все указанные в отчете измерения должны включать соответствующую единицу измерения.Сказать, что вещество имеет «массу 10», не означает, была ли масса измерена в граммах, фунтах, тоннах или какой-либо другой единице. Например, медсестра, дающая пациенту морфин, должна точно указывать стандартные дозировки. Объем в литрах быстро убьет пациента, а миллилитр обеспечит достаточное обезболивание. Чтобы установить всемирные стандарты для последовательного измерения важных физических и химических свойств, международная организация под названием Генеральная конференция по мерам и весам разработала Систему международных единиц (SI).Международная система единиц основана на метрических единицах и требует, чтобы измерения были выражены в десятичной форме. В таблице \ (\ PageIndex {1} \) перечислены семь основных единиц системы СИ; все остальные единицы измерения СИ производятся от них.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): *Единицы СИ*
Базовое количество	Название устройства	Аббревиатура
масса	килограмм	кг
длина	метр	м
время	секунды	с
температура	Кельвин	К
количество вещества	моль	моль
сила света	кандела	компакт-диск

Метрическая система

Таблица \ (\ PageIndex {2} \) *: Префиксы Используются с метрической базой метра, литра и грамма*
Префикс	Символ	Значение	Мощность 10	Значение
тера	т	1 000 000 000 000	10 ¹²	трлн
гига	G	1 000 000 000	10 ⁹	миллиард
мега	M	1 000 000	10 ⁶	миллионов
кг	к	1000	10 ³	тыс.
га	ч	100	10 ²	сотка
дека	da	10	10 ¹	десять
–	–	1 (это базовая единица, которая может быть грамм, литр или метр)	10 ⁰	одна
деци	д	0.1	10 ^-1	десятый
сенти	с	0,01	10 ⁻²	сотки
милли	м	0,001	10 ⁻³	тысячная
микро	μ (медицинское сообщество использует мкг)	0.000001	10 ⁻⁶	миллионная
нано	n	0,000000001	10 ⁻⁹	миллиардная
пик	п.	0,000000000001	10 ⁻¹²	триллионная
femto	f	0.000000000000001	10 ⁻¹⁵	квадриллионная

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Фармацевтические препараты используют другое обозначение для единицы микрограмм, чем традиционные химики. (CC BY-SA 3.0; Crohnie).

Два метода запоминания для метрической системы

Использование отрицательных показателей степени (см. Выше) — традиционный способ запомнить метрическую систему. Многие студенты, получившие образование за пределами США, подходят к метрической системе таким образом.В качестве переводных коэффициентов студенты, обучавшиеся метрической системе в США, обычно используют положительные показатели. Подойдет любой метод, выберите один и используйте его последовательно.

Два разных способа запоминания метрических систем (убедитесь, что вы знаете все коэффициенты пересчета, выделенные жирным шрифтом, перечисленные в разделе 2.1 настоящего ООР)

1 гигабаза = 1 x10 ⁹ база
1 мегабаза = 1×10 ⁶ база
1 килобаза = 1×10 ³ база
1 децибаза = 1×10 ^-1 база или 1×10 ¹ децибаза = 1 база
1 сантибаза = 1×10 ^-2 база или 1×10 ² сантибаза = 1 основа
1 миллибаза = 1×10 ^-3 база или 1×10 ³ миллибаза = 1 база
1 микробаза = 1×10 ^-6 основа или 1×10 ⁶ микробаза = 1 основа
1 нанобаза = 1×10 ^-9 основа или 1×10 ⁹ нанобаза = 1 основа
1 пикобаза = 1×10 ^-12 базовый или 1×10 ¹² пикобаза = 1 базовый

Примечание: базовой единицей может быть грамм, литр или метр

Дополнительные блоки

Путешествуя по разным регионам земного шара, полезно иметь возможность переводить английские единицы в метрические единицы. Не забудьте зафиксировать приведенные ниже преобразования, выделенные жирным шрифтом, в память .

Преобразование единиц

2,21 фунта = 1,00 килограмма

1 миля = 1,61 километра

1,00 дюйм = 2,54 сантиметра

1,00 мл = 1,00 см3 (кубические сантиметры) = 1,00 см ³

1 чайная ложка (чайная ложка) = 5.00 мл

12 дюймов = 1,00 фут

16 унций. = 1,00 фунта

Научная запись

Химики часто работают с очень большими или маленькими числами. Например, для ввода массы атома водорода в граммах в калькулятор требуется дисплей с как минимум 24 десятичными знаками. Система, называемая научным обозначением, позволяет избежать утомительного и неудобного манипулирования числами с большими или малыми величинами.n \]

, где N больше или равно 1 и меньше 10 (1 ≤ N <10), а n - положительное или отрицательное целое число (10 ⁰ = 1). Число 10 называется основанием, потому что это число возведено в степень n. Хотя базовое число может иметь значения, отличные от 10, базовое число в экспоненциальном представлении всегда равно 10.

Простой способ преобразовать числа в экспоненциальное представление — переместить десятичную точку на столько разрядов влево или вправо, сколько необходимо, чтобы получить число от 1 до 10 (N).Затем величина n определяется следующим образом:

Если десятичная точка перемещается влево на n разрядов, n будет положительным.
Если десятичная точка сдвинута вправо на n разрядов, n будет отрицательным.

Другой способ запомнить это — признать, что по мере уменьшения величины числа N показатель степени увеличивается, и наоборот. Применение этого правила показано в примере \ (\ PageIndex {1} \).

Пример \ (\ PageIndex {1} \): экспоненциальное представление

Преобразуйте каждое число в экспоненциальное представление.

637,8
0,0479
7,86
12 378
0,00032
61.06700
2002.080
0,01020

Решение

Пояснение	Решение
Чтобы преобразовать 637,8 в число от 1 до 10, переместим десятичную запятую на две позиции влево: 6,378 Поскольку десятичная точка была перемещена на две позиции влево, n = 2.	637,8 = 6,378 × 10 ²
Чтобы преобразовать 0,0479 в число от 1 до 10, переместим десятичную запятую на два места вправо: 4,79 Поскольку десятичная точка была перемещена на две позиции вправо, n = −2.	0,0479 = 4,79 × 10 ⁻²
Обычно это выражается просто как 7,86. (Напомним, что 10 ⁰ = 1).	7,86 × 10 ⁰
Переместите десятичную запятую на четыре позиции влево и обратите внимание на положительный показатель степени.	1,2378 × 10 ⁴
Переместите десятичный разряд на четыре позиции вправо, обозначив отрицательную степень.	3,2 × 10 ⁻⁴
Переместите десятичный разряд на один пробел влево и обратите внимание на положительный показатель степени.	6.106700 × 10 ¹
Переместите десятичный разряд на три позиции влево и обратите внимание на положительный показатель степени.	2,00 2080 × 10 ³
Переместите десятичный разряд на два разряда вправо и обратите внимание на отрицательную экспоненту.	1,020 × 10 ⁻²

Использование научного калькулятора

Обязательно получите калькулятор с кнопкой экспоненты.кнопка).

Введите номер коэффициента и нажмите «ee» или «exp».

Если вам нужно получить отрицательное «exp», найдите кнопку +/-.

Наконец, введите степень десяти. Вам не нужно подставлять действительное число десять в качестве показателя степени.

Номер

Как вводить данные в калькуляторе

3.95 х 10 ¹⁵

Введите 3,95 в качестве числа коэффициента. Нажмите кнопку «ee» или «exp». Наконец, введите 15 в качестве показателя степени. На вашем калькуляторе должно быть указано 3.95e ¹⁵.

9,26 x 10 ^-4

Введите 9,26 как номер коэффициента. Нажмите кнопку «ee» или «exp». Найдите маленькую кнопку +/- для отрицательной (не отрицательной функции). Далее введите число четыре. На вашем калькуляторе должно быть указано 9,26e ^-4.

Предлагаемые калькуляторы

Это изображение предлагаемых калькуляторов для CHM101. Вам понадобится непрограммируемый научный калькулятор, не имеющий функций преобразования метрик. На этом рисунке вы увидите правильный способ ввода одного из чисел, показанных в примере выше. Пожалуйста, потренируйтесь с калькулятором перед тестами и викторинами.

Авторы и авторство

SI Единицы массы и веса

Цели обучения

Введите здесь цели обучения.

Определите массу.
Определите вес.
Объясните разницу между массой и весом.

Как он плывет?

Одна из многих интересных особенностей космических путешествий — это идея невесомости. Если что-то не закрепить, оно будет парить в воздухе. Первые астронавты узнали, что невесомость плохо влияет на структуру костей. Если бы не было давления на ноги, эти кости начали бы терять массу. Вес, создаваемый силой тяжести, необходим для поддержания здоровья костей.Специально разработанное оборудование теперь является частью каждой космической миссии, поэтому космонавты могут поддерживать хорошую физическую форму.

Масса и вес

Рис. 1. Аналитические весы делают очень чувствительные измерения массы в лаборатории, обычно в граммах.

Масса — это мера количества вещества, содержащегося в объекте. Масса объекта приведена в сравнении со стандартной массой в 1 килограмм. Первоначально килограмм был определен как масса 1 л жидкой воды при 4 ° C (объем жидкости слегка изменяется в зависимости от температуры).В лаборатории масса измеряется весами (, рис. 1, ), которые необходимо откалибровать с помощью стандартной массы, чтобы измерения были точными.

Другими распространенными единицами массы являются грамм и миллиграмм. Грамм равен 1/1000 килограмма, что означает, что в 1 кг содержится 1000 г. Миллиграмм составляет 1/1000 грамма, поэтому в 1 грамме содержится 1000 мг.

Массу часто путают с термином «вес». Вес — это мера силы, равная силе притяжения объекта.Вес объекта зависит от его местоположения. На Луне сила тяжести составляет примерно одну шестую от силы тяжести на Земле. Следовательно, данный объект будет весить на Земле в шесть раз больше, чем на Луне. Поскольку масса зависит только от количества вещества, присутствующего в объекте, масса не меняется в зависимости от местоположения. Измерения веса часто производятся с помощью пружинных весов, считывая расстояние, на которое определенный объект тянет вниз и растягивает пружину.

Сводка

Масса — это мера количества вещества, содержащегося в объекте.
Вес — это мера силы, равная силе притяжения объекта.
Масса не зависит от местоположения, а вес зависит от местоположения.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mass.html

Масса объекта — это __________ мера его инерции.
Какая единица измерения массы в системе СИ?
Чем вес отличается от массы?
Что такое единица веса в США?

Обзор

Определите массу.
Определите вес.
Если я буду весить 180 фунтов на Земле, что я буду весить на Луне?

Глоссарий

гравитация: Сила, заставляющая две частицы притягиваться друг к другу
масса: Мера количества вещества, содержащегося в объекте.Масса объекта приведена в сравнении со стандартной массой в 1 килограмм.
вес: Мера силы, равная силе притяжения, действующей на объект. Вес объекта зависит от его местоположения.

Измерения в химии — Химия

Глава 1 — Измерения в химии

Это содержимое также можно загрузить в виде PDF-файла для печати или интерактивного PDF-файла. Для интерактивного PDF-файла требуется Adobe Reader для полной функциональности.

Этот текст опубликован под лицензией Creative Commons, для ссылки и адаптации нажмите здесь.

Ячейки:

Раздел 1: Химия и вещества

Что такое химия?

Физико-химические свойства

Элементы и соединения

Смеси

Состояния материи

Раздел 2: Как ученые изучают химию

Научный метод

Раздел 3: Научная нотация

Видеоурок

Практические задачи

Раздел 4: Единицы измерения

Международная система единиц и метрическая система

Производные единицы СИ
Раздел 5: Проведение измерений в лаборатории
Precision vs.Точность

Значимые цифры

Точные числа

Правила округления

Видеоурок

Расчеты со значащими цифрами

Преобразование и важность единиц

Коэффициенты преобразования
Краткое содержание главы
Ссылки
Раздел 1: Химия и вещества
Что такое химия?
Все вокруг нас состоит из химикатов.От цвета, который делает розу такой красной, до бензина, которым наполняются наши автомобили, и кремниевых чипов, питающих наши компьютеры и сотовые телефоны… Химия повсюду! Понимание того, как химические молекулы образуются и взаимодействуют для создания сложных структур, позволяет нам использовать силу химии и использовать ее, как набор инструментов, для создания многих современных достижений, которые мы наблюдаем сегодня. Это включает в себя достижения в медицине, связи, транспорте, строительной инфраструктуре, науке о продуктах питания и сельском хозяйстве, а также почти во всех других технических областях, которые вы можете себе представить.
Химия — одна из отраслей науки. Наука — это процесс, с помощью которого мы узнаем о естественной Вселенной, наблюдая, проверяя, а затем создавая модели, объясняющие наши наблюдения. это процесс, с помощью которого мы узнаем о естественной Вселенной, наблюдая, проверяя, а затем создавая модели, объясняющие наши наблюдения. Поскольку физическая вселенная настолько обширна, существует множество различных областей науки (рис. 1.1). Таким образом, химия изучает материю, биология изучает живые существа, а геология изучает горные породы и землю.Математика — это язык науки, и мы будем использовать его для передачи некоторых идей химии.
Хотя мы разделяем науку на разные области, между ними есть много общего. Например, некоторые биологи и химики так много работают в обеих областях, что их работа называется биохимией. Точно так же геология и химия пересекаются в области, называемой геохимией. На рисунке 1.1 показано, сколько отдельных областей науки связаны между собой.
Рисунок 1.1: Отношения между некоторыми из основных отраслей науки. Химия находится более или менее посередине, что подчеркивает ее важность для многих областей науки.
Физические и химические свойства
Часть понимания материи заключается в том, чтобы ее описать. Один из способов, которым химики описывают материю, — это относить разные свойства к разным категориям. Свойства, которые химики используют для описания материи, делятся на две основные категории.Физические свойства — это характеристики, которые описывают вещество, такие как температура кипения, точка плавления и цвет. Физические изменения, такие как плавление твердого вещества в жидкость, не изменяют химическую структуру этого вещества. Химические свойства — это характеристики, которые описывают, как химическая структура вещества изменяется во время химической реакции. Примером химического свойства является воспламеняемость — способность материала гореть — потому что горение (также известное как горение) изменяет химический состав материала.
Элементы и соединения
Любой образец вещества, который имеет одинаковые физические и химические свойства во всем образце, называется веществом. Есть два типа веществ. Вещество, которое не может быть разбито на химически более простые компоненты, является элементом. Алюминий, который используется в банках с газировкой, является элементом. Вещество, которое можно разбить на химически более простые компоненты (поскольку оно состоит из более чем одного элемента), представляет собой соединение. Вода — это соединение, состоящее из водорода и кислорода.Сегодня в известной вселенной около 118 элементов, которые организованы на фундаментальной диаграмме, называемой Периодической таблицей элементов (рис. 1.2). Напротив, на сегодняшний день ученые идентифицировали десятки миллионов различных соединений.
Наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента, называется атомом. Атомы очень крошечные; чтобы сделать линию длиной в 1 дюйм, вам понадобится 217 миллионов атомов железа! Точно так же самая маленькая часть соединения, которая поддерживает идентичность этого соединения, называется молекулой.Молекулы состоят из атомов, которые соединены вместе и ведут себя как единое целое (рис. 1.2). Ученые обычно работают с миллионами атомов и молекул одновременно. Когда ученый работает
Рисунок 1.2: ( Верхняя панель) Периодическая таблица элементов — это организованная диаграмма, которая содержит все известные химические элементы. ( Нижняя панель ) Слева от стрелки показан один атом кислорода и два атома водорода. Каждый из них представляет собой отдельные элементы.Когда они объединены с правой стороны, они образуют единую молекулу воды (H ₂ O). Обратите внимание, что вода определяется как соединение, потому что каждая отдельная молекула состоит из более чем одного типа элементов, в данном случае из одного атома кислорода и двух атомов водорода.
с большим количеством атомов или молекул одновременно, ученый изучает макроскопическое представление Вселенной. Однако ученые могут также описывать химические явления на уровне отдельных атомов или молекул, что называется микроскопической точкой зрения.В этой книге мы увидим примеры как макроскопических, так и микроскопических точек зрения (рис. 1.3).
Рисунок 1.3: Сколько молекул необходимо для точки в предложении? Хотя мы не замечаем этого с макроскопической точки зрения, материя состоит из микроскопических частиц, настолько крошечных, что нужны миллиарды их, чтобы образовать пятнышко, которое мы можем увидеть невооруженным глазом. X25 и X400000000 указывают, сколько раз изображение было увеличено.
Смеси
Материал, состоящий из двух или более веществ, представляет собой смесь.В смеси отдельные вещества сохраняют свою химическую идентичность. Многие смеси представляют собой очевидные комбинации двух или более веществ, например, смесь песка и воды. Такие смеси называют гетерогенными смесями. В некоторых смесях компоненты настолько тесно связаны, что действуют как единое вещество, хотя это не так. Смеси с однородным составом называются гомогенными смесями. Гомогенные смеси, которые перемешиваются настолько тщательно, что ни один компонент не может наблюдаться независимо от другого, называются растворами.Растворенный в воде сахар является примером решения. Металлический сплав, такой как сталь, является примером твердого раствора. Воздух, состоящий в основном из азота и кислорода, представляет собой газообразный раствор.
Рисунок 1.4: Гетерогенные и однородные смеси. Смесь содержит более одного вещества. На верхней панели вы видите пример неоднородной смеси масла и воды. Смесь неоднородна, потому что вы можете визуально увидеть два разных компонента в смеси.На нижней панели вы видите пример однородной смеси, кофе. Он однороден, потому что вы не можете различить множество различных компонентов, из которых состоит чашка кофе (вода; кофеин; кофейные алкалоиды и дубильные вещества). Все выглядит одинаково. Если смесь однородная, а также прозрачная или прозрачная, ее называют раствором. В нашем примере кофе — это раствор; однако концентрированный эспрессо может быть очень непрозрачным и представлять собой только гомогенную смесь, а не раствор.
Состояния материи
Другой способ классификации материи — описать ее как твердое тело, жидкость или газ, как это было сделано в примерах растворов выше. Эти три описания, каждое из которых подразумевает, что материя обладает определенными физическими свойствами, представляют три фазы материи. Твердое тело имеет определенную форму и определенный объем. Жидкости имеют определенный объем, но не определенную форму; они принимают форму своих контейнеров. У газов нет ни формы, ни объема, они расширяются, заполняя свои сосуды.Каждый день мы сталкиваемся с материей в каждой фазе. Фактически, мы регулярно встречаем воду во всех трех фазах: лед (твердая фаза), вода (жидкость) и пар (газ).
Из нашего опыта работы с водой мы знаем, что вещества могут переходить из одной фазы в другую при подходящих условиях. Обычно изменение температуры вещества (и, реже, оказываемого на него давления) может вызвать фазовый переход или физический процесс, в котором вещество переходит из одной фазы в другую (рис. 1.5). Фазовые изменения имеют определенные названия в зависимости от того, какие фазы задействованы, как показано в Таблице 1.1.
Рисунок 1.5. Анализ фазовых изменений. ( Верхняя панель ) Фотография кипящей воды демонстрирует фазовый переход воды из жидкой фазы в газообразную. Обратите внимание, что фазовые изменения — это физическое свойство молекулы. Вода остается неизменной по химическому составу (H ₂ O) в твердом, жидком или газообразном состоянии. ( Нижняя панель ) Изменение температуры может вызвать фазовые изменения. Выше — температурная шкала фазовых переходов воды.Если добавить тепла к твердому льду, вода будет таять при 0 90 168 o 90 169 C и закипать при 100 90 168 o 90 169 C. Если вы уберете тепло от газообразной воды, она будет конденсироваться в жидкое состояние при 100 90 168 o 90 169 C и замерзнуть при 0 ^o C.
Таким образом, рисунок 1.6 «Классификация материи» иллюстрирует взаимосвязь между различными способами классификации материи.
Рисунок 1.6 Классификация материи. Вещество можно классифицировать по-разному в зависимости от его свойств
(Вернуться к началу)
Раздел 2: Как ученые изучают химию
Научный метод
Как работают ученые? Как правило, они следуют процессу, называемому научным методом.Научный метод — это организованная процедура изучения ответов на вопросы. Чтобы найти ответ на вопрос (например, «Почему птицы летают к экватору Земли в холодные месяцы?»), Ученый выполняет следующие шаги, которые также показаны на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 Общие этапы научного метода. В реальной жизни шаги могут быть не такими четкими, как описано здесь, но большинство научных работ следует этому общему плану.
Предложите гипотезу. Ученый генерирует проверяемую идею или гипотезу, чтобы попытаться ответить на вопрос или объяснить, как устроена естественная вселенная. Некоторые люди используют слово теория вместо гипотезы, но слово гипотеза — правильное слово в науке. В научных приложениях слово теория — это общее утверждение, описывающее большой набор наблюдений и данных. Теория представляет собой высший уровень научного понимания и построена на широком спектре фактических знаний или данных.
Проверьте гипотезу. Ученый оценивает гипотезу, разрабатывая и проводя эксперименты для ее проверки. Если гипотеза проходит проверку, это может быть правильным ответом на вопрос. Если гипотеза не проходит проверку, это может быть плохой ответ.
При необходимости уточните гипотезу. В зависимости от результатов экспериментов, ученый может захотеть изменить гипотезу, а затем снова проверить ее. Иногда результаты показывают, что исходная гипотеза полностью ошибочна, и в этом случае ученому придется разработать новую гипотезу.
Не все научные исследования достаточно просты, чтобы их можно было разделить на эти три отдельных этапа. Но эти шаги представляют собой общий метод, с помощью которого ученые узнают о нашей естественной вселенной.
(Вернуться к началу)
Раздел 3: Научная нотация
Изучение химии может включать очень большие числа. Он также может включать в себя очень маленькие числа. Записать такие числа и использовать их в длинной форме проблематично, потому что мы потратим слишком много времени на написание нулей и, вероятно, сделаем много ошибок! Решение этой проблемы есть.Это называется научным обозначением.
Научная нотация позволяет нам выражать очень большие и очень маленькие числа, используя степень 10.
Напомним, что:
10
⁰ = 1 10 ¹ = 10 10 ² = 100
10
³ = 1000 10 ⁴ = 10000 10 ⁵ = 100000
Как видите, степень возведения 10 равна количеству нулей, следующих за 1. Это поможет определить, какой показатель использовать, когда мы выражаем числа в экспоненциальной нотации.
Возьмем очень большое число:
579, 000, 000, 000
и выразите его в экспоненциальной нотации.
Сначала мы находим коэффициент, который представляет собой число от 1 до 10, которое будет умножено на 10 в некоторой степени.
Наш коэффициент: 5,79
Это число будет умножено на 10 в некоторой степени. Теперь давайте разберемся, что это за сила.
Мы можем сделать это, посчитав количество позиций, которые стоят между концом исходного числа и новой позицией десятичной точки в нашем коэффициенте.
5. 7 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0
↑ ↑
Сколько там позиций?
Мы видим, что между десятичной запятой и концом исходного числа есть 11 позиций. Это означает, что наш коэффициент 5,79 будет умножен на 10 в 11-й степени.
Наше число, выраженное в экспоненциальной шкале:
5,79 х 10
¹¹
А как насчет очень маленьких чисел?
Как вы помните:
10
^-1 = 0.1 10 ^-2 = 0,01 10 ^-3 = 0,001
10
^-4 = 0,0001 10 ^-5 = 0,00001
Число пробелов справа от десятичной точки для нашей 1 равно числу в экспоненте, стоящему за отрицательным знаком. Это полезно иметь в виду, когда мы выражаем очень маленькие числа в научных обозначениях.
Вот очень маленький номер:
0,0000642
Выразим это число, используя научную запись.
Наш коэффициент будет 6.42
Это число будет умножено на 10 в некоторой степени, которая будет отрицательной. Давайте выясним правильную мощность. Мы можем выяснить это, посчитав, сколько позиций находится между десятичной точкой в нашем коэффициенте и десятичной точкой в нашем исходном числе.
0. 0 0 0 0 6 4 2

↑ ↑
Сколько позиций?
Между нашей новой десятичной точкой и десятичной точкой в исходном числе 5 позиций, поэтому наш коэффициент будет умножен на 10 в отрицательной пятой степени.
Наше число, записанное в экспоненциальном формате:
6,42 х 10
^-5
Вы можете использовать эти методы для выражения любого большого или малого числа в экспоненциальной нотации.
ВИДЕОУЧЕБНИК ДЛЯ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ЦИФРОВ:
(Вернуться к началу)
Раздел 4: Единицы измерения
Международная система единиц и метрическая система
Международная система единиц, сокращенно СИ от французской Système International D’unités, является основной системой единиц измерения, используемой в науке.С 1960-х годов Международная система единиц принята на международном уровне как стандартная метрическая система. Базовые единицы СИ основаны на физических стандартах. Определения базовых единиц СИ изменялись и продолжают изменяться, а новые базовые единицы добавляются по мере развития науки. Каждая базовая единица СИ, кроме килограмма, описывается стабильными свойствами Вселенной.
Существует семь базовых единиц, которые перечислены в Таблице 1.2. В химии в основном используются пять основных единиц: моль для количества, килограмм для массы, метр для длины, второй для времени и кельвин для температуры.Градус Цельсия (^o C) также обычно используется для измерения температуры. Числовое соотношение между градусами Кельвина и градусами Цельсия выглядит следующим образом:
К =
^o С + 273
Размер каждой базовой единицы определяется международным соглашением. Например, килограмм определяется как масса специального металлического цилиндра, хранящегося в хранилище во Франции (рис. 1.8). Другие базовые единицы имеют аналогичные определения. Размеры базовых блоков не всегда удобны для всех измерений.Например, метр — довольно большая единица измерения ширины чего-то столь узкого, как человеческий волос. Вместо того, чтобы сообщать диаметр волоса как 0,00012 м или даже 1,2 × 10 ^-4 м, SI также предоставляет серию префиксов, которые могут быть прикреплены к единицам измерения, создавая единицы, которые больше или меньше по степени 10, известные как метрическая система.
Рисунок 1.8 Килограмм. Эталон килограмма — платино-иридиевый цилиндр, хранящийся в особом хранилище во Франции.Источник: Wikimedea (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:National_prototype_kilogram_K20_replica.jpg)
Общие префиксы и их мультипликативные коэффициенты перечислены в Таблице 1.3 «Префиксы, используемые с единицами SI». (Возможно, вы уже заметили, что базовая единица измерения килограмм представляет собой комбинацию префикса килограмм, означающего 1000 ×, и единицы массы, грамма.) Некоторые префиксы образуют кратную исходной единице: 1 килограмм равен 1000 граммов ( или 1 кг = 1 000 г), а 1 мегаметр равен 1 000 000 метров (или 1 Мм = 1 000 000 м).Другие префиксы составляют часть исходной единицы. Таким образом, 1 сантиметр равен 1/100 метра, 1 миллиметр равен 1/1000 метра, 1 микрограмм равен 1/1000000 грамма и так далее.
Масса
Основной единицей массы в Международной системе единиц является килограмм. Килограмм равен 1000 граммам. Грамм — это относительно небольшое количество массы, поэтому большие массы часто выражаются в килограммах. Когда измеряются очень крошечные количества вещества, мы часто используем миллиграммы, которые равны 0.001 грамм. Есть множество больших, меньших и средних единиц массы, которые также могут быть подходящими. В конце 18 века килограмм был массой литра воды. В 1889 году из платино-иридиевого сплава был изготовлен новый международный прототип килограмма. Килограмм равен массе этого международного прототипа, который хранится в Париже, Франция.
Масса и вес — это не одно и то же. Хотя мы часто используем термины масса и вес как синонимы, у каждого из них есть свое определение и использование.Масса объекта — это мера количества вещества в нем. Масса (количество вещества) объекта остается неизменной независимо от того, где он находится. Например, перемещение кирпича на Луну не приводит к исчезновению или удалению какой-либо находящейся в нем материи.
Вес объекта определяется силой, которую гравитация оказывает на объект. Вес равен массе объекта, умноженной на местное ускорение свободного падения. Таким образом, на Земле вес определяется силой притяжения между объектом и Землей.Поскольку сила тяжести неодинакова в каждой точке поверхности Земли, вес объекта не постоянен. Гравитационное притяжение объекта меняется в зависимости от его положения относительно Земли или другого объекта, создающего гравитацию. Например, человек, который весит 180 фунтов на Земле, весил бы всего 45 фунтов, если бы он находился в неподвижном положении на высоте 4000 миль над поверхностью Земли. Этот же человек весил бы на Луне всего 30 фунтов, потому что гравитация Луны составляет лишь одну шестую гравитации Земли.Однако масса этого человека будет одинаковой в каждой ситуации. Для научных экспериментов важно измерять массу вещества, а не вес, чтобы сохранить согласованность результатов независимо от того, где вы проводите эксперимент.
Длина
Единица измерения длины в системе СИ — метр. В 1889 году измеритель представлял собой слиток из платино-иридиевого сплава, хранившийся в условиях, установленных Международным бюро стандартов.В 1960 году это определение стандартного измерителя было заменено определением, основанным на длине волны излучения криптона-86. В 1983 году это определение было заменено следующим: метр — это длина пути, пройденного светом в вакууме за интервал времени в секунду.
Температура
В научном контексте слова тепло и температура НЕ означают одно и то же. Температура представляет собой среднюю кинетическую энергию частиц, составляющих материал.Повышение температуры материала увеличивает его тепловую энергию. Тепловая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергии частиц, из которых состоит материал. Предметы не «содержат» тепло; скорее они содержат тепловую энергию. Тепло — это движение тепловой энергии от более теплого объекта к более холодному. Когда тепловая энергия переходит от одного объекта к другому, температура обоих объектов изменяется.
Термометр — это прибор, измеряющий температуру. Название состоит из слова «термо», что означает тепло, и «метр», что означает измерение.Температура вещества прямо пропорциональна средней кинетической энергии, которую оно содержит. Чтобы средняя кинетическая энергия и температура вещества были прямо пропорциональны, необходимо, чтобы при нулевой температуре средняя кинетическая энергия также была равна нулю. Это было необходимо для использования в расчетах в науке для третьей шкалы температур, в которой ноль градусов соответствует нулевой кинетической энергии, то есть точке, в которой молекулы перестают двигаться. Эта температурная шкала была разработана лордом Кельвином.Лорд Кельвин заявил, что не существует верхнего предела того, насколько горячо может быть, но есть предел того, насколько холодным может стать. В 1848 году Уильям лорд Кельвин разработал идею абсолютного нуля, то есть температуры, при которой молекулы перестают двигаться и, следовательно, имеют нулевую кинетическую энергию. Это известно как температурная шкала Кельвина.
Шкала Цельсия основана на температуре замерзания и кипения воды. Таким образом, 0 ^o C — это точка замерзания воды, тогда как 100 ^o C — температура кипения воды.Большинство из нас знакомы с температурами ниже точки замерзания воды. Должно быть очевидно, что даже несмотря на то, что температура воздуха может составлять -5 ^o C, молекулы воздуха все еще движутся (т.е. 0 ^o C не является абсолютным нулем). Такие вещества, как газообразный кислород и газообразный азот, уже расплавились и превратились в пар при температурах ниже -150 ^o C.
Шкала Фаренгейта также определяется точкой замерзания и температурой кипения воды. Однако шкала отличается от шкалы Кельвина и Цельсия.По шкале Фаренгейта точка замерзания воды составляет 32 ^o F, а точка кипения воды составляет 212 ^o F. Для преобразования шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия можно использовать следующие преобразования:
[
^o C] = ([^o F] -32) × 5/9 или [^o F] = [^o C] × 9/5 + 32
Температурная шкала Кельвина имеет нулевое значение при абсолютном нуле (определено как -273,15 ^o C) и использует ту же шкалу градусов, что и шкала Цельсия.Следовательно, математическая связь между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина составляет
.
К =
^o С + 273,15
В случае шкалы Кельвина знак градуса не используется. Температуры выражаются просто как 450 К и всегда положительны.
Время
Единицей измерения времени в системе СИ является секунда. Второй изначально определялся как крошечная часть времени, необходимого Земле для обращения вокруг Солнца. С тех пор его определение несколько раз менялось.Определение секунды (установлено в 1967 г. и подтверждено в 1997 г.): продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Сумма
Химики используют термин «моль» для обозначения большого количества атомов или молекул. Подобно тому, как дюжина подразумевает 12 вещей, моль (моль) представляет 6,022 × 10 ²³ вещей. Число 6,022 × 10 ²³, названное числом Авогадро в честь химика XIX века Амедео Авогадро, — это число, которое мы используем в химии для обозначения макроскопических количеств атомов и молекул.Таким образом, если у нас есть 6,022 × 10 ²³ атомов кислорода, мы говорим, что у нас есть 1 моль атомов кислорода. Если у нас есть 2 моля атомов Na, у нас будет 2 × (6,022 × 10 ²³) атомов Na, или 1,2044 × 10 ²⁴ атомов Na. Аналогично, если у нас есть 0,5 моль молекул бензола (C ₆ H ₆), мы имеем 0,5 × (6,022 × 10 ^₂₃) C ₆ H ₆ молекул, или 3,011 × 10 ²³ C ₆ H ₆ молекула.
Производные единицы СИ
Производные единицы представляют собой комбинации основных единиц СИ.Единицы можно умножать и делить, так же как числа можно умножать и делить. Например, площадь квадрата со стороной 2 см составляет 2 см × 2 см или 4 см2 (читается как «четыре сантиметра в квадрате» или «четыре квадратных сантиметра»). Обратите внимание, что мы возведем в квадрат единицу длины, сантиметр, чтобы получить производную единицу площади, квадратный сантиметр.
Объем
Объем — важная величина, в которой используется производная единица. Объем — это количество пространства, которое занимает данное вещество, геометрически определяемое как длина × ширина × высота.Каждое расстояние может быть выражено с помощью единицы измерения, поэтому объем имеет производную единицу m × m × m, или m ³ (читается как «кубические метры» или «кубические метры»). Кубический метр — это довольно большой объем, поэтому ученые обычно выражают объемы в единицах 1/1000 кубического метра. У этой единицы есть собственное название — литр (L). Литр немного больше 1 кварты США по объему. (Таблица 1.4) дает приблизительные эквиваленты для некоторых единиц, используемых в химии.) Как показано на Рисунке 1.9 «Литр», литр также равен 1 000 см ³.По определению, в 1 л содержится 1000 мл, поэтому 1 миллилитр и 1 кубический сантиметр представляют собой один и тот же объем.
1 мл = 1 см ³
Рисунок 1.9: Литр. Литр — это куб со стороной 10 см (1/10 метра). Миллилитр, 1/1000 литра, равен 1 кубическому сантиметру (1 см ³).
Энергия
Энергия, еще одна важная величина в химии, — это способность выполнять работу.Например, перемещение коробки с книгами из одной стороны комнаты в другую требует энергии. Его производная единица: кг · м ² / с ². (Точка между килограммами и метрами ² означает, что единицы умножаются вместе, а затем весь член делится на s ².) Поскольку эта комбинация громоздка, эта совокупность единиц переопределяется как джоуль (Дж). , которая является единицей измерения энергии в системе СИ. Также широко используется более старая единица энергии — калория (cal). Всего:
4.184 Дж = 1 ккал
Обратите внимание, что это отличается от нашего обычного использования больших «калорий» или «кал», указанных на пищевых упаковках в США. Большой «Cal» на самом деле является килокалорией или ккал (рис. 1.10). Обратите внимание, что все химические процессы или реакции происходят с одновременным изменением энергии, и эта энергия может храниться в химических связях.
Рисунок 1.10: Разница между килокалориями в научном и обычном использовании . Калории, представленные на упаковке пищевых продуктов, на самом деле относятся к килокалориям с научной точки зрения.
Плотность
Плотность определяется как масса объекта, деленная на его объем; он описывает количество вещества, содержащегося в данном объеме пространства.
плотность = масса / объем
Таким образом, единицы плотности — это единицы массы, разделенные на единицы объема: г / см3 или г / мл (для твердых и жидких веществ соответственно), г / л (для газов), кг / м3 и т. Д. . Например, плотность воды составляет около 1,00 г / мл, а плотность ртути — 13.6 г / мл. Ртуть более чем в 13 раз плотнее воды, а это означает, что она содержит в 13 раз больше вещества в том же объеме пространства. Плотность воздуха при комнатной температуре около 1,3 г / л.
Раздел 5: Проведение измерений в лаборатории
Точность и точность
Важно отметить различную терминологию, которую мы используем, когда говорим в науке. Один из таких наборов терминов — точность и аккуратность. Хотя в ненаучном сообществе понятие «точность» и «аккуратность» часто используются как синонимы, очень важно понимать разницу между этими терминами.Точность говорит вам, насколько близки два измерения друг к другу, а точность говорит вам, насколько близко измерение к известному значению. Измерение может быть точным, но не точным, или точным, но неточным; эти два термина НЕ связаны. Хорошую аналогию можно найти в игре в дартс (рис. 1.11). Игрок, который всегда попадает в одно и то же место слева от доски для дротика, будет точным, но не очень точным. Однако игрок в дартс, который находится по всей доске, но в среднем попадает в центр доски, будет точным, но не точным.Хороший игрок в дартс, как и хороший ученый, хочет быть точным и аккуратным.
Рисунок 1.11: Разница между точностью и точностью. С помощью игры в дартс можно показать разницу между точностью и точностью.
По материалам: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Reliability_and_validity.svg/717px-Reliability_and_validity.svg.png
Обычно в лаборатории точность — это мера того, насколько хорошо откалибровано ваше оборудование.Например, если ваши весы откалиброваны правильно, вы можете проводить очень точные, повторяющиеся измерения, но измерения не будут отражать истинное значение. С другой стороны, точность обычно определяется тем, насколько осторожен ученый при проведении измерений. Если вы проявите неосторожность и пролили часть образца по пути, ваши измерения в повторных экспериментах не будут точными, даже если ваши весы будут точными.
Значимые цифры
Важно понимать, что значения в научных измерениях никогда не бывают точными на 100%.Наши инструменты измеряют только с определенной степенью точности. Таким образом, мы можем выбрать разные инструменты для измерения в зависимости от уровня точности, который нам необходим для эксперимента. Из-за присущей неточности любого измеряемого числа мы должны отслеживать различные уровни точности каждого числа со значащими цифрами. Под значащими цифрами измеряемой величины понимаются все достоверно известные цифры и первая неопределенная или оценочная цифра. Нет смысла сообщать какие-либо цифры после первой неопределенной, поэтому это последняя цифра, указанная в измерении.Нули используются, когда необходимо поставить значащие цифры на их правильные позиции. Таким образом, нули могут быть значащими цифрами, а могут и не быть. Значимые цифры применимы в реальном мире, поскольку они позволяют количественно оценить точность любого типа измерения. Чтобы определить, сколько чисел в измерении имеет значение, вы можете следовать осторожному набору правил, показанных ниже и справа.
Рисунок 1.12: Измерение объекта по правильному количеству значащих цифр.
Сколько цифр должно быть показано в этом измерении?
Правильный ответ — 3! Два, которые вы знаете наверняка + предполагаемое положение… для этого значения оно будет близко к 1.37
Точные числа
Точные числа — это числа, которые не измеряются научными приборами. Они либо используются в качестве определений для определения понятия или терминологии, либо создаются путем подсчета всего чего-то присутствующего. Примером точного числа может быть количество яиц в коробке или определенная единица измерения, например 100 см на 1 м. Точные числа, такие как количество людей в комнате, НЕ влияют на количество значащих цифр в расчетах, сделанных с измеренными значениями.
Правила округления
В научных операциях правила округления могут немного отличаться от тех, к которым вы привыкли. Обычные правила округления предполагают, что если число 4 или меньше, оно должно быть округлено до меньшего числа, тогда как если оно равно 5 или больше, оно должно быть округлено в большую сторону. Однако обратите внимание, что 5 находится прямо посередине и вызывает проблемы при использовании этих обычных правил округления. Если у вас есть большой набор данных чисел, который вам нужно округлить, использование этого правила округления приведет к смещению в вашем наборе данных (т.е. 4/9 времени вы будете округлять в меньшую сторону, и 5/9 времени вы будете округлять в большую сторону). В большом наборе данных такое смещение недопустимо.
В научном округлении мы обычно используем правило, называемое «Округление до четного». В этой системе округления правила одинаковы для 4 и ниже, вы округляете до меньшего числа, а для 6 и выше вы округляете до большее число. Однако, если число, которое вы округляете, равно 5, вы округляете до четного числа. Это помогает уменьшить смещение выборки, которое может возникнуть при округлении больших наборов данных.
Расчеты со значащими цифрами
Прежде чем выполнять какие-либо научные вычисления, необходимо осознать, что все измеряемые числа хороши ровно настолько, насколько хорош инструмент, используемый для их измерения. Даже с использованием самого лучшего доступного инструмента измеренное число никогда не будет точным на 100%. Ученые используют правило «достаточно хорошей» точности, означающее, что мы допускаем некоторую погрешность, присущую каждому измерению, которое мы делаем, до тех пор, пока конечный результат достаточно близок к желаемому.Эта концепция становится опасной, когда мы начинаем использовать эти «достаточно хорошие» числа для любых расчетов, если мы не будем внимательно следить за нашими значащими цифрами, наши числа могут быстро потерять свой «достаточно хороший» статус. Чтобы защитить свои «достаточно хорошие» числа, научное сообщество установило определенные правила для выполнения любых расчетов; в этом разделе нам нужно уделить внимание только двум очень важным правилам: правилу сложения / вычитания и правилу умножения / деления.
Правило сложения / вычитания:
Найдите число с наименьшим количеством десятичных знаков и отслеживайте количество десятичных знаков
Выполнить сложение / вычитание
Округлите окончательный ответ до наименьшего числа десятичных знаков, найденных на этапе 1
Правило умножения / деления:
Подсчитайте количество значащих цифр в каждом числе (отслеживайте количество значащих цифр)
Выполнить умножение / деление
Округлите окончательный ответ до наименьшего числа значащих цифр, найденных на этапе 1
Расчет сложных задач:
Используя порядок операций, разбейте проблему на несколько этапов
Выполните любые шаги сложения / вычитания в соответствии с правилом сложения / вычитания (пока не округляйте, просто отслеживайте правильное количество десятичных знаков при нахождении числа значащих цифр)
Выполните умножение / деление по правилу умножения / деления
Округлите окончательный ответ до правильного числа значащих цифр
Преобразование и важность единиц
Умение конвертировать из одного юнита в другой — важный навык.Например, медсестра с таблетками аспирина 50 мг, которая должна дать пациенту 0,2 г аспирина, должна знать, что 0,2 г равняется 200 мг, поэтому необходимо 4 таблетки. К счастью, есть простой способ преобразовать одну единицу в другую.
Коэффициенты преобразования
Если вы выучили единицы СИ и префиксы, описанные в разделе 1.4 «Единицы измерения», то вы знаете, что 1 см составляет 1/100 метра или:
100 см = 1 м
Предположим, мы делим обе части уравнения на 1 м (как число, так и единицу; обратите внимание, что критически важно всегда записывать ваши единицы! Это позволяет избежать путаницы и ошибок при преобразовании.):
Пока мы выполняем одну и ту же операцию с обеими сторонами знака равенства, выражение остается равенством. Посмотрите на правую часть уравнения; теперь у него такое же количество в числителе (вверху), что и в знаменателе (внизу). Любая дробь, имеющая одинаковое количество в числителе и знаменателе, имеет значение 1:
.
Мы знаем, что 100 см — это 1 м, поэтому у нас одинаковое количество сверху и снизу нашей дроби, хотя оно выражается в разных единицах.Дробь, у которой в числителе и знаменателе есть эквивалентные величины, но выраженные в разных единицах, называется коэффициентом преобразования
.
Обратите внимание, что коэффициенты преобразования могут быть записаны с использованием любого члена в числителе или знаменателе и использоваться в зависимости от проблемы, которую вы хотите решить. Это потому, что оба члена равны 1
Вот простой пример. Сколько сантиметров в 3.55 м? Возможно, вы сможете определить ответ в уме. Если в каждом метре 100 см, то 3,55 м равняется 355 см. Чтобы решить проблему более формально с коэффициентом преобразования, мы сначала записываем заданное нам количество, 3,55 м. Затем мы умножаем это количество на коэффициент преобразования, который совпадает с умножением на 1. Мы можем записать 1 как 100 см / 1 м и умножить:
Поскольку m, сокращение от метров, встречается как в числителе, так и в знаменателе нашего выражения, они сокращаются.Последний шаг — выполнить расчет, который остается после отмены единиц. Обратите внимание, что КРИТИЧНО сохранить правильные единицы в окончательном ответе, иначе это не будет иметь смысла. Обобщенное описание этого процесса выглядит следующим образом:
количество (старые единицы) × коэффициент пересчета = количество (новые единицы)
Вам может быть интересно, почему мы используем кажущуюся сложной процедуру прямого преобразования. В более поздних исследованиях проблемы преобразования, с которыми вы столкнетесь, не всегда будут такими простыми.Если вы овладеете техникой применения коэффициентов пересчета, вы сможете решить большое количество разнообразных задач.
В предыдущем примере мы использовали дробь 100 см / 1 м в качестве коэффициента преобразования. Равен ли коэффициент преобразования 1 м / 100 см также 1? Да, это так; в числителе у него такое же количество, что и в знаменателе (за исключением того, что они переворачиваются). Почему мы не использовали этот коэффициент преобразования? Если бы мы использовали второй коэффициент преобразования, исходная единица не была бы отменена, и результат был бы бессмысленным.Вот что мы получили бы:
НЕПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ !!
Вы можете видеть, что ни одна из единиц не отменена. Чтобы ответ был осмысленным, мы должны сконструировать коэффициент преобразования в форме, которая приведет к отмене исходной единицы. На рис. 1.13 «Концептуальная карта конверсий» показана концептуальная карта для построения правильного преобразования.
Рис. 1.13. Концептуальная карта конверсий. Вот как вы создаете коэффициент преобразования для преобразования одной единицы в другую.
(Вернуться к началу)
Краткое содержание главы
Артикул:
Материалы Главы 1 были адаптированы и изменены из следующих ресурсов Creative Commons, если не указано иное:
1. Анонимно. (2012) Введение в химию: общие, органические и биологические (V1.0). Опубликовано по лицензии Creative Commons by-NC-sa 3.0. Доступно по адресу: http://2012books.lardbucket.org/books/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological/index.html
2. Поульсен Т. (2010) Введение в химию. Опубликовано по лицензии Creative Commons by-NC-sa 3.0. Доступно по адресу: http://openedgroup.org/books/Chemistry.pdf
3. OpenStax (2015) Атомы, изотопы, ионы и молекулы: строительные блоки. OpenStax CNX. Доступно по адресу: http://cnx.org/contents/be8818d0-2dba-4bf3-859a-737c25fb2c99@12.
открытых учебников | Сиявула
Математика
Наука
Читать онлайн
Учебники
Английский
Класс 7A
Марка 7Б
7 класс (A и B вместе)
Африкаанс
Граад 7А
Граад 7Б
Граад 7 (A en B saam)
Пособия для учителя
Читать онлайн
Учебники
Английский
Марка 8A
Сорт 8Б
Оценка 8 (вместе A и B)
Африкаанс
Граад 8А
Граад 8Б
Граад 8 (A en B saam)
Пособия для учителя
Читать онлайн
Учебники
Английский
Марка 9А
Марка 9Б
9 класс (A и B вместе)
Африкаанс
Граад 9А
Граад 9Б
Граад 9 (A en B saam)
Пособия для учителя
Читать онлайн
Учебники
Английский
Класс 4A
Класс 4Б
Класс 4 (вместе A и B)
Африкаанс
Граад 4А
Граад 4Б
Граад 4 (A en B saam)
Пособия для учителя
Читать онлайн
Учебники
Английский
Марка 5А
Марка 5Б
Оценка 5 (вместе A и B)
Африкаанс
Граад 5А
Граад 5Б
Граад 5 (A en B saam)
Пособия для учителя
Читать онлайн
Учебники
Английский
Марка 6А
Марка 6Б
6 класс (A и B вместе)
Африкаанс
Граад 6А
Граад 6Б
Граад 6 (A en B saam)
Пособия для учителя
Наша книга лицензионная
Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:
CC-BY-ND (фирменные версии)
Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколько угодно раз. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственным ограничением является то, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.
Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.
CC-BY (безымянные версии)
Эти небрендовые версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, изменять или дополнять их любым способом, с единственным требованием — дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.
Ученые точно измеряют общее количество материи во Вселенной
Высшая цель космологии — точно измерить общее количество материи во Вселенной, что непросто даже для самых опытных в математике.Группа ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде сделала именно это.
Сообщая в Astrophysical Journal, команда определила, что материя составляет 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной, а остальная часть состоит из темной энергии.
Мохамед Абдулла.
«Чтобы представить это количество материи в контексте, если бы вся материя во Вселенной была равномерно распределена по пространству, это соответствовало бы средней плотности массы, равной всего примерно шести атомам водорода на кубический метр», — сказал первый автор Мохамед Абдулла. , аспирант кафедры физики и астрономии УЦР.«Однако, поскольку мы знаем, что 80% материи на самом деле является темной материей, на самом деле большая часть этой материи состоит не из атомов водорода, а из типа материи, который космологи еще не понимают».
Абдулла объяснил, что один хорошо зарекомендовавший себя метод определения общего количества вещества во Вселенной — это сравнение наблюдаемого числа и массы скоплений галактик на единицу объема с предсказаниями численного моделирования. Поскольку современные скопления галактик сформировались из вещества, которое коллапсировало за миллиарды лет под действием собственной гравитации, количество наблюдаемых в настоящее время скоплений очень чувствительно к космологическим условиям и, в частности, к общему количеству вещества.
Джиллиан Уилсон.
«Чем выше процент вещества, тем больше скоплений», — сказал Абдулла. «Задача« Златовласки »для нашей команды заключалась в том, чтобы измерить количество скоплений, а затем определить, какой ответ был« правильным ». Но трудно точно измерить массу любого скопления галактик, потому что большая часть материи темная, поэтому мы можем в телескопы не вижу.
Чтобы преодолеть эту трудность, группа астрономов под руководством UCR впервые разработала «GalWeight», космологический инструмент для измерения массы скопления галактик с использованием орбит входящих в него галактик.Затем исследователи применили свой инструмент к наблюдениям из Sloan Digital Sky Survey (SDSS), чтобы создать «GalWCat19», общедоступный каталог скоплений галактик. Наконец, они сравнили количество скоплений в своем новом каталоге с результатами моделирования, чтобы определить общее количество вещества во Вселенной.
«Нам удалось сделать одно из самых точных измерений, когда-либо сделанных с использованием метода скоплений галактик», — сказала соавтор Джиллиан Уилсон, профессор физики и астрономии из UCR, в лаборатории которой работает Абдулла.«Более того, это первое использование метода орбиты галактики, значение которого соответствует значениям, полученным командами, которые использовали некластерные методы, такие как анизотропия космического микроволнового фона, барионные акустические колебания, сверхновые типа Ia или гравитационное линзирование».
Команда определила, что материя составляет около 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной. Космологи считают, что около 20% всей материи состоит из регулярной — или «барионной» материи, которая включает звезды, галактики, атомы и жизнь, в то время как около 80% состоит из темной материи, загадочная природа которой еще не известна, но может состоят из еще не открытых субатомных частиц.(UCR / Mohamed Abdullah)
«Огромным преимуществом использования нашей методики орбиты галактик GalWeight было то, что наша команда смогла определить массу для каждого кластера индивидуально, а не полагаться на более косвенные статистические методы», — сказал третий соавтор Анатолий Клыпин. эксперт в области численного моделирования и космологии.
Объединив свои измерения с результатами других команд, которые использовали разные методы, команда под руководством UCR смогла определить наилучшее комбинированное значение, сделав вывод, что значение составляет 31.5 ± 1,3% от общего количества вещества и энергии во Вселенной.
Исследование поддержано грантами Национального научного фонда и НАСА.
Исследовательская статья озаглавлена «Космологические ограничения на Ωm и σ8 из скоплений скоплений с использованием оптико-спектрального каталога SDSS GalWCat19».
Как и Златовласка, команда сравнила количество скоплений галактик, которые они измерили, с предсказаниями численного моделирования, чтобы определить, какой ответ был «правильным».(UCR / Mohamed Abdullah)
Фотография в заголовке сделана Грегом Ракози на Unsplash.
Масса против веса | Сэнфорд ОБЕЩАНИЕ
Подготовка учителей
Поставьте несколько весов (в граммах) на станциях по всей комнате. Кроме того, предоставьте студентам весы для ванной на одной станции.
Урок
.
Воспроизвести видео: В чем разница между материей и энергией? Предложите студентам прослушать первую половину видео. По запросу приостановите воспроизведение видео и позвольте студентам записать то, что они слышали в своей мессе v.Блокнот весовой лаборатории. Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы продолжить просмотр видео и побудить их обратить внимание на окружающую среду.
Используя слайд-шоу «Масса против веса», просмотрите различия между материей и энергией. Во время этого обсуждения попросите учащихся определить, какие части видео были материей, а какие — энергией. Например, вода, птицы и деревья — материя, а солнечный свет и ветер — энергия. Попросите учащихся нарисовать что-нибудь из материи. Например: человек, мяч или карандаш.
Материю можно идентифицировать и описать по многим свойствам.Просматривая слайд-шоу, подчеркивайте, что это то, чего можно коснуться.
Один из способов классификации материи — по массе. Чтобы проиллюстрировать разницу между массой и весом, посмотрите видео астронавта Криса Хэдфилда на Международной космической станции. Укажите, как все плавает, потому что в космосе почти нет гравитации. Затем обсудите, что масса везде одинакова, но вес материи зависит от силы тяжести. Например, зубная щетка имеет одинаковую массу в пространстве, но разный вес.
Scale Activity
Разрешите учащимся перемещаться по установленным вами станциям по комнате с научными весами и весами для ванной. Они должны взвеситься на весах для ванной и определить массу различных предметов на научных весах. Подчеркните, что масса зависит от количества атомов в объекте. Предложите учащимся записывать свои результаты в свои лабораторные тетради массы и веса.
No related posts.

Урок 8. количество вещества. молярная масса. молярный объём газазакон авогадро — Химия — 8 класс

Литейные заводы России / Количество вещества. Моль. Молярная Масса. Формула

Применение, значение

Масса вещества — Справочник химика 21

1. Физические величины в химии, их обозначение и единицы измерения. Постоянные

Компания — Компания «Винк» — дистрибуция инженерных пластиков

Замещение традиционных материалов

Основные направления применения полимерных полуфабрикатов

Урок 5. Моль и молярная масса – HIMI4KA

Единица измерения количества вещества

Молярная масса вещества

Задачи на количество вещества

Единица измерения молярной массы

Единица измерения молярной массы

Примеры решения задач

Что такое материя? | NRC.gov

Наука 101 Комиссии по ядерному регулированию: что такое материя?

2.1. Измерение материи — Chemistry LibreTexts

Инструменты для измерения объема

Приборы для измерения массы

Инструменты для измерения длины

Единицы СИ

Метрическая система

Дополнительные блоки

Научная запись

Использование научного калькулятора

Авторы и авторство

SI Единицы массы и веса

Цели обучения

Как он плывет?

Масса и вес

Сводка

Практика

Обзор

Глоссарий

Измерения в химии — Химия

Раздел 2: Как ученые изучают химию

10

10

579, 000, 000, 000

Наш коэффициент: 5,79

5. 7 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0

↑ ↑

Сколько там позиций?

5,79 х 10

10

10

0,0000642

Наш коэффициент будет 6.42

0. 0 0 0 0 6 4 2

Сколько позиций?

6,42 х 10

К =

[

К =

4.184 Дж = 1 ккал

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

Наша книга лицензионная

CC-BY-ND (фирменные версии)

CC-BY (безымянные версии)

Ученые точно измеряют общее количество материи во Вселенной

Масса против веса | Сэнфорд ОБЕЩАНИЕ

Подготовка учителей

Урок

Добавить комментарий Отменить ответ