Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 44 стр.

UptoLike

Рубрика: 

44
ства, чем 1 килограмм, т.е. интуитивно представляется очевидным , что ко-
личество вещества можно измерять массой . С другой стороны , в школе, вся -
чески подчеркивая , что масса не является мерилом количества вещества,
всюду тем не менее используют именно это понятие. Так , из всех стехио-
метрических законов, как отмечено выше, рассматривается только закон со-
хранения массы, из всех способов выражения количественного состава
употребляется только массовая доля, хотя , например , мольная доля ничуть
не сложнее, но значительно более полезна для формирования химического
мышления . Таким образом , можно сказать, что в вопросе о соотношении
понятий моль и масса «одной рукой зачеркивают то, что пишут другой». И
известные проблемы в понимании существа этого вопроса, как видим , носят
достаточно объективный характер (в рамках существующей школьной про-
граммы).
Для того чтобы разобраться , в чем тут дело, давайте вспомним , что все
вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул, ионов и т. п .) и
каждый сорт этих частиц характеризуется вполне определенной и одинако -
вой для данного сорта массой . Поэтому количество вещества, в принципе,
можно, действительно, измерять двумя способами массой, или числом
частиц . И за единицу количества вещества можно принять или определен-
ную массу (1 г, 1 кг и т .д.), или определенное число частиц (10, 100, милли-
он , миллиард ... по договоренности).
Пока имеем дело с одним и тем же веществом , оба способа измерения
количества (массой или числом частиц ) равноценны. Так , совершенно оче-
видно, что в 1 г железа ровно в 1000 раз меньше атомов, чем в 1 кг Fe (так
как все атомы железа имеют одинаковую массу, то чем больше масса тем
больше и атомов). Фактически именно это и подсказывает нам отмеченный
выше интуитивный жизненный опыт, «почерпнутый на базаре» .
Но совершенно иная картина наблюдается , когда мы хотим сопоставить
разные вещества. Их частицы характеризуются различными массами, и здесь
уже два способа измерения количества вещества будут неравноценны: оди-
наковые массы будут содержать разное число частиц , а одинаковые количе-
ства частиц будут иметь разные массы . Так , масса одного атома свинца
( A
r
=207) примерно в 4 раза больше, чем масса атома железа (A
r
=56). И если
взять одинаковое число атомов Pb и Fe, то, очевидно, их общая масса для
свинца также окажется примерно в 4 раза больше. Если же взять одинако -
вые массы свинца и железа, например , по 1 кг, то более тяжелых атомов Pb
здесь окажется примерно в 4 раза меньше, чем более легких атомов Fe.
Так как для разных веществ эти два способа дают различные результа -
ты, то возникает вопрос каким способом все же удобнее пользоваться для
измерения количества вещества. Поскольку все вещества (на химическом
уровне) состоят, в конечном итоге, из атомов, а атомы химически неделимы
и выступают как дискретные, целые порции вещества, то в химии (да и в
физике) удобнее количество различных веществ измерять числом частиц . За
единицу количества вещества в этом случае следует взять некоторое опре -
деленное число частиц .
                                         44

ства, чем 1 к илогр ам м , т.е. интуитивно п р едставляется очевидным , что к о-
личествовещ ествам ож но изм ер ятьм ассой. С др угой стор оны, в ш к оле, вся-
ческ и п одчер к ивая, что м асса не является м ер илом к оличества вещ ества,
всю ду тем не м енее исп ольз ую т им енно это п онятие. Т ак , из всех стехио-
м етр ическ их з ак онов, к ак отм ечено выш е, р ассм атр ивается тольк оз ак он со-
хр анения м ас с ы, из всех сп особов выр аж ения к оличественного состава
уп отр ебляется тольк о м ас с о вая доля, хотя, нап р им ер , м ольная доля ничуть
не слож нее, но значительно более п олезна для ф ор м ир ования хим ическ ого
м ыш ления. Т ак им обр азом , м ож но ск азать, что в воп р осе о соотнош ении
п онятий м о ль им ас с а «одной р ук ой з ачер к иваю т то, что п иш утдр угой» . И
из вестныеп р облем ы в п оним аниисущ естваэтоговоп р оса, к ак видим , носят
достаточно объек тивный хар ак тер (в р ам к ах сущ ествую щ ей ш к ольной п р о-
гр ам м ы).
       Д ля того чтобы р аз обр аться, в чем тутдело, давайтевсп ом ним , что все
вещ ества состоят из м ельчайш их частиц (атом ов, м олек ул, ионов и т.п .) и
к аж дый сор тэтих частиц хар ак тер изуется вп олне оп р еделенной ио д инако -
во й для данного сор та м ассой. П оэтом у к оличество вещ ества, в п р инцип е,
м ож но, действительно, изм ер ять двум я сп особам и – м ас с о й , или ч ис ло м
ч ас т иц. И заединицу к оличествавещ ествам ож но п р инятьилиоп р еделен-
ную м ассу (1 г, 1 к г ит.д.), илиоп р еделенноечислочастиц (10, 100, м илли-
он, м иллиар д... –п одоговор енности).
       П ок аим еем дело со д ним ит е м ж е вещ еством , обасп особаизм ер ения
к оличества (м ассой иличислом частиц) р авноценны. Т ак , совер ш енно оче-
видно, что в 1 г ж елез ар овно в 1000 р аз м еньш е атом ов, чем в 1 к г Fe (так
к ак все атом ы ж елеза им ею тодинак овую м ассу, то чем больш ем асса– тем
больш еиатом ов). Ф ак тическ иим енно это ип одск азываетнам отм еченный
выш еинтуитивный ж из ненный оп ыт, «п очер п нутый набазар е» .
       Н осовер ш енно иная к ар тинанаблю дается, к огдам ы хотим соп оставить
разные вещ ества. И х частицы хар ак тер изую тся р азличным им ассам и, издесь
уж е двасп особаизм ер ения к оличествавещ ествабудут нер авноценны: оди-
нак овые м ассы будут содер ж ать р аз ное число частиц, аодинак овыек оличе-
ства частиц будут им еть р азные м ассы. Т ак , м асса одного атом а свинца
(Ar=207) п р им ер но в 4 р азабольш е, чем м ассаатом аж елез а(Ar=56). И если
взять о д инако во е ч ис ло ат о м о в Pb и Fe, то, очевидно, их общ ая м ассадля
свинца так ж е ок аж ется п р им ер но в 4 р аз абольш е. Е сли ж е взять о д инако -
вые м ас с ы свинцаиж елез а, нап р им ер , п о1 к г, то болеетяж елых атом ов Pb
з десьок аж ется п р им ер нов 4 р аз ам еньш е, чем болеелегк их атом ов Fe.
       Т ак к ак для р азных вещ еств этидвасп особадаю т р аз личныер езульта-
ты, то возник аетвоп р ос– к ак им сп особом все ж е уд о б не е п ользоваться для
из м ер ения к оличества вещ ества. П оск ольк у все вещ ества (на хим ическ ом
ур овне) состоят, в к онечном итоге, из атом ов, аатом ы хим ическ инеделим ы
и выступ аю т к ак диск р етные, целые п ор ции вещ ества, то в хим ии(да и в
ф из ик е) удобнеек оличествор аз личных вещ еств изм ер ятьчислом частиц. За
единицу к оличествавещ ествав этом случае следует взятьне ко т о ро е о пре -
д е ле нно е ч ис ло ч ас т иц.