Моль и число Авогадро

Introduction to the idea of a mole as a number (vs. an animal)

Поговорим о концепции,
которая в начале, вероятно, смущает

изучающих химию более всего.

С другой стороны,
это одно из самых простых понятий.

И это идея о "моль", которая в химии

отличается от знания о насекомых

которые едят ваши шубы в шкафу.

Моль в химии - это просто число.

Это просто число, которое равно 6,02

умножить на 10 в 23.

То есть это очень большое число.

И его также называют числом Авогадро.

Может быть, я сделаю видео об Авогадро.

Число Авогадро.

Но это все, что вам нужно знать.

Моль - это просто число.

Есть более византийское

определение для моль.

На самом деле это не ...
-- позвольте мне скопировать

и вставить определение из Википедии.

Вот определение из Википедии для моль.

И, надеюсь, в конце этого видео
вы увидите, что

они эквивалентны.

Если вы только столкнулись
с этой концепцией,

это не самое простое определение.

Они пишут: "моль - это количество

вещества системы, содержащей
столько же структурных элементов,

сколько содержится атомов
в углероде-12 массой 12 грамм".

Я только что сказал вам,
что моль равен 6,02 на 10 в 23.

Так что если просто взять последнюю часть

"атомов в углероде-12 массой 12 грамм".

Это означает, что есть 1 моль углерода-12
-- позвольте мне

записать это вот так -- углерод-12.

1 моль атомов углерода-12 содержится
в 12 граммах углерода.

И вот почему моль полезен.

Я мог бы вместо "1 моль", я мог

написать, что есть
6,02 на 10 в 23 атомов углерода,

атомов углерода-12 в 12 граммах углерода.

Как это понять?

Или что еще это значит?

Мы добавили "в углероде".
И они сказали, что это

количество вещества любых молекул,
если переводить

между атомными единицами массы и граммами.

Все это я считаю очень запутанным.

Как применять это в других случаях?

Первое, что нужно понять:
моль - это просто способ

перевода между граммами
и атомными единицами массы.

Что такое один атом углерода-12?

Какое у него массовое число?

Оно равно 12.

Вот почему он называется углерод-12,
а не углерод-14.

Его масса равна 12 атомных единиц массы.

То есть, если у вас есть что-то,
что имеет массу 12 а.е.м.

и вы возьмёте 1 моль этого,
6,02 на 10 в 23 штук,

все эти атомы вместе

будет иметь массу 12 грамм.

Так что, если подумать, 1 грамм равен

1 моль атомных единиц массы.

Я буду писать а.е.м.

Или вы можете написать
1 грамм равен 6,02 на 10 в 23

атомных единиц массы.

И причина, почему это полезно
-- и это отчасти

просматривается в определении
из Википедии -- это помогает

нам перейти от атомного мира,
где мы имеем дело

с атомными единицами массы,
и мы имеем дело с "о, у нас есть

лишний нейтрон, поэтому добавим
единицу к нашей атомной массе"

перейти от атомного мира
к нашему повседневному миру,

где мы имеем дело с граммами.

И в целом, грамм по-прежнему

довольно небольшое количество массы.

Это 1/1000 килограмма.

Килограмм - это около 2 фунтов.

Так что это где-то 1/500 фунта.

Это не так много.

Получается куча атомов
в очень небольшом количестве.

В 1 грамме углерода, или, по крайней мере,
в 12 граммах углерода, находится

громадное количество атомов.
6,02 на 10 в 23 штук.

Я, вероятно, должен был

рассказать об этом в атоме.

Это огромное количество.

Может быть, чтобы визуализировать его,
вы можете подумать о

диаметре волоса. Если это волос, и это

диаметр волоса, то вот здесь
1 миллион атомов углерода.

1 миллион атомов углерода в ширину.

Или, если вы возьмете яблоко,
и вы попытаетесь

выяснить, какая часть...
Если вы попытаетесь сделать один из

атомов яблока -- и очевидно, что яблоко имеет

кучу разных типов атомов --
но если вы возьмете

один из атомов
и сделаете его размером с яблоко,

то само яблоко станет размером с Землю.

То есть один атом яблока относится к яблоку

как само яблоко к Земле.

Итак, очевидно,
что нам трудно даже представить

вещи такого размера.

Предположим, что у вас есть 1 грамм

1 грамм водорода.

1 грамм водорода.

Если у вас есть 1 грамм водорода,
это означает,

что у вас есть 1 моль водорода.

Почему я это знаю?

Потому что атомная масса водорода
составляет 1 а.е.м.

В целом, если вы возьмете любой элемент,
то какой будет масса 1 моль?

Позвольте мне выбрать.

1 моль алюминия.

Если я возьму 6,02 на 10 в 23 атомов алюминия

какой будет масса этого количества?

Итак, каждый из них имеет массовое число 13,

13 а.е.м. (!ОШИБКА! Не 13, а 27!).

умножить на 6.02... на самом деле,

я не буду писать это.

Это может сбить вас с толку.

Самый простой способ думать об этом,
если у вас есть моль атомов,

вы берете их массу
-- а я брал его атомный номер,

что неправильно --
вы берете их массовое число.

В этом случае скажем, что оно равно 27.

То есть, мы имеем дело с алюминием-27.

Вы берете его массовое число,
и если у вас есть 1 моль его,

то масса 1 моль будет равна 27 граммов.

В буквальном смысле,
когда у вас есть один моль атомов

получается прямая трансляция
между его массовым числом и граммами.

1 моль железа, скажем, железа-56.
Очевидно существует много

изотопов железа.
Предположим, мы имеем дело с железом-56.

Давайте скажем, что мы

имеем дело с изотопом железа, который имеет

массовое число 56.

Если у меня есть 1 моль этого,
1 моль таких атомов

будет иметь массу,
и это несложная математика,

56 граммов.
И если подумать, сколько здесь

будет атомных единиц массы?

56 атомных единиц массы в каждом атоме.

И у вас есть моль таких атомов.
Получается 6,02 на 10 в 23

умножить на 56 атомных единиц массы.

И затем вы делите на число атомных

единиц массы в одном грамме.

И вы получите 56 граммов.

Но простой способ - просто брать

массовое число, каким бы оно не было.

Если у вас есть кремний,
если у вас есть моль кремния,

моль кремния будет иметь массу
-- Я не буду говорить "вес"

потому что это должно применимо
на любой планете -- 28 граммов.

А как насчет 2 молей кремния?

Я напишу его массовое число.

Скажем, кремний имеет массовое число 28.

Два моля кремния.

1 моль будет иметь массу
28 грамм, поэтому 2 моля

будут иметь массу 56 грамм.

Скажем, у меня есть
4 моля кислорода, который

имеет массовое число 16.

Какова будет их масса?

Это огромное количество атомов кислорода.

Какова будет их масса?

Она будет равна 4 умножить на...
1 моль кислорода будет иметь

массу 16 граммов.
Значит 4 моль будут иметь массу 64 грамма.

Это сбивает с толку, потому что
мы не привыкли к использованию слова

"моль", как число, но все же это число.

И оно позволяет нам

переводить между этими
атомными единицами массы и граммами.

Вы скажете, как взять
такое количество грамм?

Мы должны взять
6,02 на 10 в 23 атомов углерода

чтобы получить общую массу в 12 грамм.

Вот и все, что моль означает.

Это просто число.

И я призываю вас побольше поиграть с тем,

о чем мы сейчас говорили.

Супер важно иметь
интуитивное понимание моль.

Иначе вы будете путаться в дальнейшем,
когда мы

начнем разбирать энергию,
и сколько ее требуется

в килоджоулях на моль,
и какова энергия такой реакции,

и иные похожие вещи.

Так что действительно убедитесь,
что вы переварили это.

Пишите, если остались вопросы.
Я, может быть, сделаю

еще одно видео об этом,
потому что это очень важно.