摩尔（物质的量单位）

摩尔

摩尔，简称摩，旧称克分子、克原子，符号为mol，是物质的量的单位，是国际单位制7个基本单位之一。每摩尔任何物质含有阿伏伽德罗常数个微粒。使用摩尔时基本微粒应予指明，可以是原子、分子、离子及其他微观粒子，或这些微观粒子的特定组合体。1mol粒子约为6.02×10²³个，就好比人们常说的一打就是指12个，“摩尔”和“打”一样只是一种特殊的单位量。0.012kg ¹²C(碳-12)所包含的原子个数就是1摩尔。2018年11月16日 ，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系采用物理常数重新定义质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”和物质的量单位“摩尔”。1摩尔是精确包含6.02214076×10²³个原子或分子等基本单元的系统的物质的量。

摩尔摩尔定义

使用摩尔时基本微粒应予指明，可以是原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。国际上规定，1mol粒子集体所含的粒子数为6.02×10²³个，0.012kg ¹²C中所含的碳原子数也等于6.02×10²³个，所以，一摩尔物质所包含的结构粒子的数目等于0.012kg ¹²C=2.02×10⁻³kg 。质量m的物质，m与M之比称为该物质的物质的量。例如m=4.04×10⁻³kg 氢气 的物质的量为2mol，氢分子个数为2NA。一摩尔物质所占的体积 Vm，称为摩尔体积。气体的摩尔体积依赖于温度和压强。标准状态下，理想气体的 Vm=22.41410L。Fmol⁻¹。固态和液态物质的摩尔体积与温度、压强的关系较小。一摩尔不同的固态物质和不同的液态物质的体积是不同的。根据科学实验的精确测定，知道0.012kg的核素碳-12原子¹²C中含有的¹²C数约6.02×10²³。用“12克”和“碳¹²C”定义摩尔的主要原因如下：因其原子核含有对等的中子和质子数。中子质子数对等才能作为摩尔数的基准原子的原因是中子比质子多一个负电子和一些辐射，所以严格来讲，单个中子要比质子质量略微高一点，为了方便比照计量其他原子核的质量，要取一个中子质量和质子质量的中间值。那么¹²C原子核是作为参照基准最佳选择，而且它存在较为普遍，性质也较为稳定。如此一来，¹²C原子核质量的十二分之一在科学计量上最接近一个中子或者质子的质量。阿伏伽德罗常数个中子约等于1克，那么一摩尔的X元素含的原子核就是m+n克。而m+n正好就是这种核素的相对原子质量。m决定该原子在元素周期表中的位置，m和n共同决定同种元素原子的原子量。2018年11月16日，国际计量大会通过决议，1摩尔将定义为“精确包含6.02214076×10²³个原子或分子等基本单元的系统的物质的量”。与此同时确定了阿伏伽德罗常数NA为6.02214076×10²³。

摩尔基本信息

科学上把含有NA(约6.02×10²³)个微粒的集合体作为一个单位，称为摩尔，它是表示物质的量的单位，简称为摩，单位符号是mol。1mol的碳单质含NA(约6.02×10²³)个碳原子，质量为12克。1mol的硫单质含NA(约6.02×10²³)个硫原子，质量为32克。同理，1mol任何物质的质量都是以克为单位，数值上等于该种原子的相对原子质量或相对分子质量。水的相对分子质量是18，1mol水分子的质量为18g，含NA(约6.02×10²³)个水分子。通常把1mol物质的质量，叫做该物质的摩尔质量，摩尔质量的单位是克/摩，读作“克每摩”例如，水的摩尔质量为18g/mol，写成M=18g/mol。物质的质量、物质的量与物质的摩尔质量存在关系：n=m/M通式：n=N/NA=m/M=V/Vm 101KPa）条件下1mol气体体积为22.4L]=c× V书写方式：系数+mol+化学式例如：一摩尔水分子可以写作 1 mol H₂O 或 1 mol 水分子

摩尔发展历史

摩尔是在1971年10月，有41个国家参加的第14届国际计量大会决定增加的国际单位制的第七个基本单位。摩尔应用于计算微粒的数量、物质的质量、气体的体积、溶液的浓度、反应过程的热量变化等。 摩尔来源于拉丁文moles，原意为大量、堆积。1971年第十四届国际计量大会关于摩尔的定义有如下两段规定：“摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等。”“在使用摩尔时应予以指明基本单元，它可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。”上两段话应该看做是一个整体。0.012kg碳-12核素所包含的碳原子数目就是阿伏伽德罗常数，实验测得的近似数值为NA=6.02×10²³。摩尔跟一般的单位不同，它有两个特点：①它计量的对象是微观基本单元，如分子、离子等，而不能用于计量宏观物质。②它以阿伏加德罗数为计量单位，是个批量，不是以个数来计量分子、原子等微粒的数量。也可以用于计量微观粒子的特定组合，例如，用摩尔计量硫酸的物质的量，即1mol硫酸含有6.02×10²³个硫酸分子。摩尔是化学上应用最广的计量单位，如用于化学反应方程式的计算，溶液中的计算，溶液的配制及其稀释，有关化学平衡的计算，气体摩尔体积及热化学中都离不开这个基本单位。摩尔消光系数、摩尔吸光系数、摩尔吸收系数分光光度法是基于不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立起来的方法，属于分子吸收光谱分析。当光通过溶液时，被测物质分子吸收某一波长的单色光，被吸收的光强度与光通过的距离成正比。虽然了解到Bouguer早在1729年已提出上述关系的数学表达式，但通常认为Lambert于1760年最早发现表达式，其数学形式为:T=I/I0=10(-kb)其中I0为入射光强，I为透射光强，10(-kb)为以10为底的指数，k为常数，b为光程长度(通常以cm表示)。比尔定律等同于Bouguer定律，只是比尔定律以浓度来表达。将两个定律结合起来，组成Beer-Bouguer定律:T=I/I0=10(-kb)其中c为吸光物质的浓度(通常以g/L或mg/L为单位)。将上式取以10为底的对数后，得到线性表达式:A=-logT=-log(I/I0)=log(I0/I)=εbc其中A为吸光度，ε是摩尔吸收光系数或消光系数。上述表达式通常称为比尔定律。它表明，当特定波长的单色光通过溶液时，样品的吸光度与溶液中吸收物浓度和光通过的距离成正比。在波长、溶液和温度确定的情况下，摩尔消光系数是由给定物质的特性决定的。实际上，测得的摩尔消光系数也和使用的仪器有关。因此，在定量分析中，通常并不用已知物质的摩尔消光系数，而是用一个或多个已知浓度的待测物质作一条校准或工作曲线。

摩尔吸光系数

Beer定律的数学表达式为A=kbc，若溶液的浓度c以g/L为单位，b为光径以cm为单位，则常数K称为吸光系数，以a表示，其单位为升/,A=kbc可写成A=abc。公式A=kbc中的以为1mol/L,b为1cm时，则系数k称为摩尔吸光系数，以ε表示，单位为升/，A=kbc可写成A=εc。在实际工作中，不能直接用1mol/L这种高浓度的溶液测定吸光度，而是在稀释成适当浓度时测定吸光度进行运算。ε值与入射光波长、溶液的性质等因素有关。如NADH在260nm时ε为15000，写成ε260NADH=15×10³；在340nm时ε为6220，写成ε340NADH=6.22×10³。如公式A=kbc中的c是百分浓度b为cm，则常数k可用E%表示，称为比吸光系数或百分吸光系数，A=kbc可写成A=E%bc。当待测物的化学结构是已知者可用ε值分析，若所测物的化学结构是未知的，则ε无法确定，此时用比吸光系数分析就很方便。a、ε和E常用作粗定量分析，主要用于定性分析。

摩尔化学方程式

化学方程式可以表示反应物和生成物之间的物质的量之比和质量之比。例如：2H₂+O₂=(点燃)=2H₂O系数之比2∶1∶2微粒数之比2∶1∶2物质的量之比2∶1∶2质量之比4∶32∶36从以上分析可知，化学方程式中各物质的系数之比就是它们之间的物质的量之比。运用这个原理就可以根据化学方程式进行各物质的量的有关计算。一种碳原子质量的十二分之一，是国际相对原子质量的基准。现知12g¹²C中含6.02214076×10²³个碳原子。这个数叫阿伏加德罗数，所以也可以说，包含阿伏加德罗数个基本微粒的物质的量就是1mol。例如1mol氧分子中含6.02214076×10²³个氧分子，其质量为31.9988g。1mol氢离子中含6.02214076×10²³个氢离子，其质量为1.00794g。在化学计算中，取近似值6.02×10²³个。