10.3 Размеры и масса молекул, количество вещества

Молекула – это наименьшая частица вещества, сохраняющая все его химические свойства. Различают молекулу в физическом смысле (физическую молекулу), которую можно уподобить упругому шарику, и химическую молекулу, выраженную формулой атомного состава. Молекулы не всех веществ можно рассматривать как физические, например, молекулы веществ с ионной связью (в частности, NaCl – повареная соль). Это важно, когда рассматриваются соударения молекул или их тепловое движение. Поэтому в формулировке основных положений МКТ чаще всего используют термин «частица».

Размеры молекул очень малы. Если представить молекулу в виде малого шарика, то его радиус имеет порядок величины 10^-8 см =10^-10 м. Молекулы состоят из атомов. Частицы, образующие атомы - электроны и ядра. Принято считать, что электрон имеет радиус порядка величины 10^-11см = 10^-13 м, а ядра атомов имеют радиусы примерно 10^-12 ÷ 10^-13 см = 10^-14 ÷10^-15 м.

Используя атомистическую тео­рию строения вещества, Д. Дальтон разработал простой способ опреде­ления относительных масс атомов. Он предложил за единицу массы ато­мов принять массу одного атома во­дорода. Массу атома любого друго­го элемента можно найти, сравнив массу водорода с массой вещества, вступившего в химическую реакцию соединения этого элемента с водо­родом.

В качестве единичной атомной массы m_ат принимается 1/12 массы атома ядра изотопа углерода :

(10.2)

Относительная молекулярная масса, или относительная масса молекулы, есть отношение массы молекулы к единичной атомной массе:

(10.3)

Аналогично определяют и относительную атомную массу.

Абсолютные значения атомных масс по порядку величины заключаются в пределах 10 ^–25 ÷ 10 ^–27 кг, а относительные атомные массы в пределах 1÷10². Пределы относительных молекулярных масс m_r от 1 до 10⁵.

Количество вещества. Количество вещества характеризуется числом его структурных элементов. В СИ оно выражается в молях. Моль является основной единицей измерения, так же как метр и секунда.

Моль равен количеству вещества рассматриваемой системы, которое содержит столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода .

Понятие моля относится к числу структурных элементов вещества. Поэтому нужно говорить: «моль молекул», «моль атомов», «моль электронов» и т.п.

Таким образом, моль любого вещества содержит одинаковое число структурных элементов. Это число называется постоянной Авогадро или числом Авогадро:

(10.4)

Отсюда следует:

(10.5)

Молярная масса – масса одного моля молекул вещества:

Её определяют через относительную массу молекулы:

(10.6)

Число молей молекул  связано с числом молекул N некоторого вещества формулой:

, (10.6)

где – масса вещества.