【物质的量】是国际单位制规定的七个物理量之一,物质的量是指一定量的物质中所含微粒的多少,它的单位是摩尔。使用时要注意物质的量与摩尔数的区别,摩尔数只有数的意义,没有单位;物质的量既有数的意义又有单位。例如5摩尔水,其中5摩尔是物质的量,5是摩尔数。
【摩尔】1971年在第十四届国际计量大会上通过,把它作为国际单位制(SI)七个基本单位之一。是表示物质的量的单位。它是一种系统的物质的量,该系统中所含的基本单元数与0.012千克碳-12中的原子数相等。0.012千克碳-12中含有阿佛加德罗常数(6.02×1023)个碳原子,称为1摩尔。在使用摩尔时,应指明它所指的基本单元是原子、分子、离子、电子及其它粒子,或者是这些粒子的特定组合。
【摩尔质量】1摩尔任何物质的质量。它的单位是克/摩尔。原子的摩尔质量等于用克/摩尔表示的在数值上和该元素的原子量相等的质量;某种分子的摩尔质量等于用克/摩尔表示的在数值上和该物质的分子量相等的质量。因此摩尔质量表示1摩尔的任何物质(原子、分子、离子、电子以及其它粒子或是这些粒子的特定组合)以克/摩尔为单位的质量。
【摩尔分数】混和物或溶液中的一种物质的摩尔数与各组分的总摩尔数之比,即为该组分的摩尔分数。可以指混和物中某一组分的摩尔数与混和物总摩尔数之比;也可以指溶液中溶质的摩尔数与溶质溶剂总摩尔数之比;经常用于气体混和物中某气体的摩尔数与混和气体中各组分的总摩尔数之比。
【摩尔百分数】用百分数表示的摩尔分数。例如,混和气中某气体的摩尔数占混和气体总摩尔数的1/5,摩尔分数为1/5,摩尔百分数为20%。
【气体摩尔体积】1摩尔的任何气体在标准状况下所占的体积大约都是22.4升。这个体积称为气体摩尔体积。22.4升是一个近似数,“理想气体”的摩尔体积是22.4升,多数气体1摩尔在标准状况下所占的体积约为22.4升。
【平均分子量】22.4升气态混和物在标准状况下质量的克数,称作该混和气体的平均分子量。例如,22.4升空气在标准状况下的质量约为29克,则空气的平均分子量为29。在标准状况下22.4升的任何气态物质中所含的分子数都是阿佛加德罗常数(6.02×1023)个,因此 1摩尔混和气体的摩尔质量数,即为该混和气的平均分子量。
【阿佛加德罗定律】在同一温度和同一压强条件下,相同体积的任何气体中都含有相同数目的分子。这个结论是意大利化学家阿佛加德罗于1811年首先提出,后来为许多实验所证实的。它用于某些计算,例如气态物质的分子量计算等。根据阿佛加德罗定律,从某些气态物质在反应中体积的变化,可以推算出气态单质分子中的原子数。
【阿佛加德罗常数】1摩尔微粒(可以是分子、原子、离子、电子及其它微粒等)数经实验测得比较精确的数值是6.022045×1023个/摩尔。测定阿佛加德罗常数的方法很多,例如:由含Ag 的溶液中析出1摩尔银,需通过96484.56库仑的电量,已知每个电子的电量是1.602189×10-19库仑,因此可以得出阿佛加德罗数是
【当量】物质相互反应时,彼此所需相当的量。元素的当量是元素在化学反应中跟1.008份质量的氢或8.000份质量的氧相当的量。酸、碱、盐、氧化剂和还原剂的当量分别为:
一种物质在不同的反应中,往往有不同的当量。例如,H2SO4跟NaOH反应,生成Na2SO4时,H2SO4的当量为49,如果生成NaHSO4时,H2SO4的当量为98。
【克当量】是衡量物质质量的一种化学单位,一定量元素或化合物,用克做单位,在数值上等于当量时,这一定量物质称为一克当量。例如,氢的克当量是1.008克,氧的克当量是8.000克,盐酸的克当量是36.5克。在化学反应中,一克当量的任何物质都彼此相当。
【克当量数】表示物质克当量的数量。
例如,80克氢氧化钠的克当量数为2,32克氧气的克当量数是4。
【当量定律】在任何化学反应中,反应物之间完全反应时,它们的克当量数一定相等。例如,在H2和O2化合成H2O的反应中,氢的当量为1.008,氧的当量为8.000,因此,H2与O2化合时的质量比为1.008∶8。根据当量定律,可以计算物质在化学反应中的质量关系。当量定律是德国科学家里希特尔于1791年提出的。
【氧化数】又称氧化值或氧化态。某元素一个原子的荷电数,这种荷电数由假设把每个键中的电子指定给电负性较大的原子而求得。在离子化合物中,元素原子的氧化数就等于该原子的离子电荷数,如氯化钙,钙原子的氧化数为 2,氯原子为-1。在共价化合物中,把属于两原子的共用电子对指定给两原子中电负性较大的一个以后,在两原子留下的电荷数就是它们的氧化数。如五氧化二磷,磷原子氧化数为 5,氧原子为-2。在单质中,元素的氧化数为零。元素的氧化数的变化是区别氧化-还原反应和非氧化-还原反应的主要标志。
【化合价】又称原子价。一定数目的一种元素的原子跟一定数目的其它元素原子化合的性质。它表示各种元素的原子相互化合的数目。通常以氢的化合价等于1为标准。其它元素的化合价就是与该元素的1个原子相化合的或被该元素1个原子所置换的氢原子数。化合价有电价与共价之分。
【电价】元素在离子化合物里的化合价。电价数就是这种元素的一个原子得失电子的数目,失去电子的为正价,得到电子的为负价。例如在硫化钠中,钠为 1,硫为-2。
【共价】元素在共价化合物里的化合价。共价数就是这种元素的一个原子跟其它元素的原子形成的共用电子对的数目,所以共价没有正负之分。共价不容易从分子式推断,而要从结构分析。但是不少物质的结构尚不清楚,这就难以确定共价数。现行中学化学教材里用氧化数的概念,引用到共价化合物中元素的化合价上去。根据成键原子吸引电子对能力的差别,把共价也分成正负价,实质上是元素的氧化数。
二、物质的分类
【元素】又称化学元素。具有相同核电荷数(即相同质子数)的同一类原子的总称。现在已经发现108种元素,其中包括22种非金属元素和86种金属元素,金属元素与非金属元素的区分是相对的,一些非金属元素也具有类金属(半金属)的性质。元素的最小单位是原子。大多数元素都有同位素,这是由于原子核内的中子数不同引起的,如氢由质量数为1、2和3的三种同位素组成。在1940年以前,元素周期表中铀以后的元素(超铀元素)是不存在的,都是以后由人工合成的放射性元素。在自然界里元素以游离态和化合态两种形式存在,但大部分是以化合态存在的。
【化合态】元素以化合物存在的形态。如水中氢元素和氧元素都是化合态的。
【游离态】元素以单质存在的形态。如氧气中的氧元素是游离态存在的。
【纯净物】由一种单质或一种化合物组成的物质。纯净物具有固定的组成、结构和性质,例如纯净的水无色透明、无味。密度是1克/厘米3,熔点0℃,沸点100℃。自然界里纯净物极少,根据生产和科学实验的要求,可按物质不同性质进行提纯。实际上绝对纯的物质是不存在的,凡含杂质的量不至于在生产和科学实验过程中发生有害影响的物质,就当作纯净物,如作半导体材料的高纯硅,其纯度为99.999999999%,也不是完全纯净的。因此,纯净物一般是指含杂质很少具有一定纯度的物质。
【混和物】由几种不同的单质或化合物通过机械混和而成的物质。混和物没有固定的组成,混和物中各成分仍保持各自原有的性质,可以利用混和物中所含各成分的不同物理性质进行分离,例如空气中所含的氮气、氧气、惰性气体等可利用它们的沸点不同而分离开来。
【单质】由同种元素组成的纯净物。单质不可能再分解成两种或两种以上的不同物质。例如氧气(O2)、磷(P4)、铁(Fe)、银(Ag)等。单质和元素是两个不同的概念,元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称,元素以游离态存在时为单质,有些元素可以形成多种单质,例如碳元素可以形成金刚石、石墨和无定形碳等多种单质。根据单质的不同性质,一般单质可分为金属和非金属两大类。