VCE 化学/化学计量学

粒子与摩尔

粒子

物质：任何具有质量并占据空间的东西。

粒子：分子、电子、质子、中子等。

原子：化学元素的最小单元，保留其独特的化学性质。

分子：至少两个原子，通过化学键结合在一起。

你可能还记得构成宇宙的物质本身是由粒子组成的。化学涉及许多粒子：所有分子和构成它们的原子都是特定类型的粒子，我们可能还需要了解更小的亚原子粒子的行为，例如电子或质子。

一般来说，我们将遇到的粒子都是微小的尺寸和质量，而且数量巨大 - 一个碳原子重 ，在 1 克石墨中，这种原子的数量超过 5×10²² 个。

摩尔

尺寸问题

处理如此庞大或微小的数字可能会非常麻烦，尤其是在进行计算时。为了克服这种不实用性，化学家处理的是粒子的倍数，而不是单个粒子。化学家会避免直接计算给定样本中的粒子数量 - 如果样本是日常比例，而粒子处于分子尺度，那么粒子数量将是巨大的，而每个粒子的质量将是无穷小的。如果化学家改为计算大量固定数量粒子的倍数，那么，通过巧妙地选择具体数量，存在的倍数数量和每个倍数的质量将是更简单、更易于管理的数字。这可以与出售微小物品相比：例如，如果谷物商人要单独出售谷粒，那么每粒谷物的价格会令人沮丧地小，而且商人需要费力地数出每粒谷物才能完成销售。对于商人来说，以某种巨大的数量（按公斤或吨）出售谷粒会更实用，因为它们更容易定价和测量。

原子和分子质量，摩尔

从理论上讲，科学家可以选择任何大量的数字并将其用作标准倍数。选择 10 的幂，如 10²³ 或 10²⁴ 似乎很方便，因为这将简化计算。相反，科学家选择了摩尔，它被定义为大约 6.02252×10²³ 个特定类型的粒子。

为什么是 6.02×10²³？乍一看，这个额外的数字似乎使事情变得复杂，而不是简化。然而，这个数字是经过仔细、有意选择的。其优势的秘密在于所审查粒子的质量。

回想一下，每个化学元素的原子都具有特定的原子质量，该质量对该元素是唯一的，并以原子质量单位 (AMU)衡量。每个 AMU 被定义为特定同位素碳质量的十二分之一，但 AMU 也可以用克表示 - 它大约为