Количество супстанција

Количество супстанција — физичка величина која го карактеризира количеството на еднотипните градбени единки кои се содржат во дадена супстанција. Како градбени единки се сметаат сите оние честички од кои се состои супстанцијата (атоми, молекули, јони, електрони или било кои други честички). Единица мерка за количество супстанција во SI е мол (mol).

Оваа физичка величина се користи за мерење на макроскопски количества супстанција во оние случаи кога за бројниот опис на изучуваните процеси е неопходно да се земе предвид микроскопската градба на супстанците, на пример, во хемијата, при изучувањето на процесот на електролиза, или во термодинамиката, при опишувањето на равенката за состојбата на идеалниот гас.

При опишувањето на хемиските реакции, количеството супстанција се јавува како посоодветна величина отколку масата, бидејќи молекулите заемодејствуваат независно од нивната маса во количества кои се умножки од цели броеви.

На пример, при реакцијата на согорување на водородот (2H₂ + O₂ → 2H₂O), потребно е двапати поголемо количество супстанција водород отколку кислород. Според ова, масата на водородот кој учествува во реакцијата е околу 8 пати помала од масата на кислородот (бидејќи атомската маса на водородот е приближно 16 пати помала од атомската маса на кислородот). На ваков начин, користењето на количество супстанција ја забрзува интерпретацијата на израмнувањето на реакцијата: соодносот меѓу количествата на реагирачките супстанци непосредно ги одразува коефициентите во равенките.

Употребата на непосредното количество на молекули во пресметките е несоодветно, бидејќи таа вредност во реалните експерименти е многу висока, па затоа наместо мерење на молекулите „во делови“, нив ги мерат во молови. Фактичкото количество на единките од супстанцијата во 1 мол се нарекува Авогадров број, односно Авогадрова константа (N_A = 6,022 141 79(30)×10²³ mol⁻¹).

Количеството супстанција се означува со грчката буква ν (ни) или, упростено, со латинската n (ен). За пресметување на количеството супстанција врз основа на неговата маса се користи поимот моларна маса: $\nu =m/M$, каде m - маса на супстанцијата, M - моларна маса на супстанцијата. Моларната маса е сумарната маса на еден мол молекули од дадена супстанција. Моларната маса на супстанцијата може да биде добиена со множењето на молекуларната маса на таа супстанција со количеството молекули во 1 мол - Авогадровиот број.

Според Авогадровиот закон, количеството на гасовитата супстанција може да се определи врз основа на нејзиниот волумен: $\nu$ = V / V_m, каде: V - волумен на гасот (при нормални услови), Vm - моларен волумен на гасот при нормални услови, еднаков на 22,4 l/mol.

Формулата за определување на количество супстанција е:

$n={\frac {m}{M}}={\frac {N}{L}}={\frac {V^{0}}{V_{m}}}$

каде:

Симбол	Значење	Износ и мерна единица
n	количество супстанција	? mol
m	маса	? g
M	моларна маса на супстанцијата	(Ar или Mr) gmol−1
N	број на единки	? (нема единица мерка)
L	Авогадрова константа	6,022•1023 mol−1
V0	волумен на супстанцијата при стандардни услови (0 °C, 101325 Pa)	? dm3
Vm	моларен волумен на супстанцијата	22,4 dm3 mol−1

Забелешка: ? означува вредност која е во зависност од задачата.

Примери

Пример 1

Пресметајте го количеството на хлор во 200 g.

$m(Cl_{2})=200g$

$n(Cl_{2})=?$

$n(Cl_{2})={\frac {m(Cl_{2})}{M(Cl_{2})}}={\frac {200~g}{(2\cdot 35,45)\cdot gmol^{-1}}}={\frac {200~g}{70,9~gmol^{-1}}}=2,82~mol$

Пример 2

Да се пресмета количеството на натриумовите јони во 0,5 g кујнска сол.

$m(NaCl)=0,5g$

$n(Na^{+})=?$

$n(NaCl)={\frac {m(NaCl)}{M(NaCl)}}={\frac {0,5~g}{(22,99+35,45)\cdot gmol^{-1}}}={\frac {0,5~g}{58,44~gmol^{-1}}}=8,56\cdot 10^{-3}~mol$

$NaCl\longrightarrow Na^{+}+Cl^{-}\qquad \Rightarrow \qquad {\frac {n(NaCl)}{n(Na^{+})}}={\frac {1}{1}}\qquad \Rightarrow \qquad n(Na^{+})=n(NaCl)$

${\begin{alignedat}{2}n(Na^{+})&=n(NaCl)\\&=8,56\cdot 10^{-3}~mol\\\end{alignedat}}$

Пример 3

Во примерок од хром(III) хлорид со маса од 0,08 g, да се пресмета количеството на хлоридни јони.

$m(CrCl_{3})=0,08g$

$n(Cl^{-})=?$

$n(CrCl_{3})={\frac {m(CrCl_{3})}{M(CrCl_{3})}}={\frac {0,08~g}{(52,00+3\cdot 35,45)\cdot gmol^{-1}}}={\frac {0,08~g}{158,35~gmol^{-1}}}=5,05\cdot 10^{-4}~mol$

$CrCl_{3}\longrightarrow Cr^{3+}+3~Cl^{-}\qquad \Rightarrow \qquad {\frac {n(CrCl_{3})}{n(Cl^{-})}}={\frac {1}{3}}\qquad \Rightarrow \qquad n(Cl^{-})=3\cdot n(CrCl_{3})$

${\begin{alignedat}{2}n(Cl^{-})&=3\cdot n(CrCl_{3})\\&=3\cdot 5,05\cdot 10^{-4}~mol\\&=1,52\cdot 10^{-3}~mol\\\end{alignedat}}$