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摩爾
本詞條是多義詞，共13個(gè)義項(xiàng)
物質(zhì)的量單位
基本信息
| 中文名 | 摩爾 |
| 外文名 | mole |
| 別名 | 摩 |
| 表示 | 物質(zhì)的量 |
| 單位符號 | mol |
| 舊稱 | 克分子、克原子 |
| 應(yīng)用學(xué)科 | 化學(xué) |
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定義
摩爾，即mol是原子、分子、離子，原子團(tuán)，電子，質(zhì)子，中子及其他粒子，或這些粒子的特定組合。國際上，1mol粒子集體所含的粒子數(shù)與0.012kg 12C（碳12）中所含的碳原子數(shù)相同。即一摩爾任何物質(zhì)所包含的結(jié)構(gòu)粒子的數(shù)目都等于0.012kg 12C（碳12)所包含的原子個(gè)數(shù)，即6.0221367×1023 個(gè)結(jié)構(gòu)粒子。
一摩爾物質(zhì)的質(zhì)量稱作該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，用符M表示。如氫氣H的M=2.02×10?3kg。質(zhì)量m的物質(zhì)，M與m之比稱為該物質(zhì)的物質(zhì)的量（又稱摩爾數(shù)），=m/M。例如m=4.04×10?3kg 氫氣 H? 的摩爾數(shù)=2。一摩爾物質(zhì)所占的體積 Vm，稱為摩爾體積。氣體的摩爾體積依賴于溫度和壓強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，理想氣體的 Vm=22.41410L。固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的摩爾體積與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系較小。一摩爾不同的固態(tài)物質(zhì)和不同的液態(tài)物質(zhì)的體積是不同的。m根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精確測定，知道0.012kg的一種碳原子12C（碳12）中含有的12C數(shù)約6.02×1023。
為什么用“12克”和“碳12C（碳12）”定義摩爾？主要原因如下（僅供中學(xué)學(xué)習(xí)使用）：
為何非要12克？因其原子核含有對等的中子和質(zhì)子數(shù)。為何中子質(zhì)子數(shù)對等才能作為摩爾數(shù)的基準(zhǔn)原子呢？因?yàn)橹凶颖荣|(zhì)子多一個(gè)負(fù)電子和一些輻射，所以嚴(yán)格來講，單個(gè)中子要比質(zhì)子質(zhì)量略微高一點(diǎn)【其質(zhì)量為 1.6749286 ×10?2?千克（939.56563兆電子伏特），比質(zhì)子的質(zhì)量稍大（質(zhì)子的質(zhì)量為1.672621637（83）×10?2?千克）科學(xué)計(jì)數(shù)太復(fù)雜】，為了方便比照計(jì)量其他原子核的質(zhì)量，要取一個(gè)中子質(zhì)量和質(zhì)子質(zhì)量的中間值（取平均值是傳統(tǒng)的測量方法）。那么12C（碳12）原子核是作為參照基準(zhǔn)最佳選擇，而且它存在較為普遍，性質(zhì)也較為穩(wěn)定。如此一來，12C（碳12）原子核質(zhì)量的十二分之一在科學(xué)計(jì)量上最接近一個(gè)中子或者質(zhì)子的質(zhì)量。
一定數(shù)量（阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)，或者叫一摩爾）的中子（中子、質(zhì)子k看作s質(zhì)量相同的粒子）基本上等于1克，那么一摩爾的X元素（含有m個(gè)質(zhì)子和n個(gè)中子）的原子核就是m+n克。而m+n正好就是原子量。m決定該原子在元素周期表中的位置，n決定同種元素原子的原子量。
2018年11月16日，國際計(jì)量大會通過決議，1摩爾將定義為“精確包含6.02214076×1023個(gè)原子或分子等基本單元的系統(tǒng)的物質(zhì)的量”。與此同時(shí)修改了阿伏伽德羅常數(shù)為6.02214076×1023。
科學(xué)上把含有6.02×1023個(gè)微粒的集合體作為一個(gè)單位，稱為摩爾，它是表示物質(zhì)的量（符號是n）的單位，簡稱為摩，單位符號是mol。
1mol的碳原子含6.02×1023個(gè)碳原子，質(zhì)量為12克。1mol的硫原子含6.02×1023個(gè)硫原子，質(zhì)量為32克。
通常把1mol物質(zhì)的質(zhì)量，叫做該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（符號是M），摩爾質(zhì)量的單位是克/摩，讀作“克每摩”（符號是“g/mol”）例如，水的摩爾質(zhì)量為18g/mol，寫成M（H?O）=18g/mol。
物質(zhì)的質(zhì)量（m）、物質(zhì)的量（n）與物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（M）相互之間有怎樣的關(guān)系呢？
即有：n=m/M，m=n×M，M=m/n
通式為：n（物質(zhì)的量）=N（粒子個(gè)數(shù)）/NA（阿伏加德羅常數(shù)）=m（質(zhì)量）/M（摩爾質(zhì)量）=V（氣體體積）/Vm（摩爾體積）
氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況條件下，1mol氣體體積為22.4L。
書寫方式：系數(shù)+mol+化學(xué)式（或漢字）。注：漢字必須標(biāo)明是分子還是原子等。
例如：一摩爾水分子可以寫作 1 molH?O 或 1 mol 水分子
發(fā)展歷史
摩爾是在1971年10月，有41個(gè)國家參加的第14屆國際計(jì)量大會決定增加的國際單位制（SI）的第七個(gè)基本單位。摩爾應(yīng)用于計(jì)算微粒的數(shù)量、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體的體積、溶液的濃度、反應(yīng)過程的熱量變化等。摩爾來源于拉丁文moles,原意為大量、堆積。
1971年第十四屆國際計(jì)量大會關(guān)于摩爾的定義有如下兩段規(guī)定：“摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳-12的原子數(shù)目相等?！薄霸谑褂媚枙r(shí)應(yīng)予以指明基本單元，它可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或是這些粒子的特定組合。”上兩段話應(yīng)該看做是一個(gè)整體。0.012kg碳-12核素所包含的碳原子數(shù)目就是阿伏伽德羅常數(shù)（NA），目前實(shí)驗(yàn)測得的近似數(shù)值為NA=6.02×1023。
摩爾跟一般的單位不同，它有兩個(gè)特點(diǎn)：①它計(jì)量的對象是微觀基本單元，如分子、離子等，而不能用于計(jì)量宏觀物質(zhì)。②它以阿伏加德羅數(shù)為計(jì)量單位，是個(gè)批量，不是以個(gè)數(shù)來計(jì)量分子、原子等微粒的數(shù)量。也可以用于計(jì)量微觀粒子的特定組合，例如，用摩爾計(jì)量硫酸的物質(zhì)的量，即1mol硫酸含有6.02×1023個(gè)硫酸分子。摩爾是化學(xué)上應(yīng)用最廣的計(jì)量單位，如用于化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，溶液中的計(jì)算，溶液的配制及其稀釋，有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算，氣體摩爾體積及熱化學(xué)中都離不開這個(gè)基本單位。
分光光度法是基于不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對電磁輻射的選擇性吸收而建立起來的方法，屬于分子吸收光譜分析。當(dāng)光通過溶液時(shí)，被測物質(zhì)分子吸收某一波長的單色光，被吸收的光強(qiáng)度與光通過的距離成正比。雖然現(xiàn)在了解到Bouguer早在1729年已提出上述關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，但通常認(rèn)為Lambert于1760年最早發(fā)現(xiàn)了表達(dá)式，其數(shù)學(xué)形式為:
其中
為入射光強(qiáng)，I為透射光強(qiáng)，k為常數(shù)，b為光程長度, 通常以cm表示。
比爾定律等同于Bouguer定律，只是比爾定律以濃度來表達(dá)。將兩個(gè)定律結(jié)合起來，組成Beer-Bouguer定律:
其中，c為吸光物質(zhì)的濃度，通常以g/L或mg/L為單位。將上式取以10為底的對數(shù)后，得到線性表達(dá)式:
上述表達(dá)式通常稱為比爾定律。它表明，當(dāng)特定波長的單色光通過溶液時(shí)，樣品的吸光度與溶液中吸收物濃度和光通過的距離成正比。
在波長、溶液和溫度確定的情況下，摩爾消光系數(shù)是由給定物質(zhì)的特性決定的。實(shí)際上，測得的摩爾消光系數(shù)也和使用的儀器有關(guān)。因此，在定量分析中，通常并不用已知物質(zhì)的摩爾消光系數(shù)，而是用一個(gè)或多個(gè)已知濃度的待測物質(zhì)作一條校準(zhǔn)或工作曲線。
吸光系數(shù)
Beer定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為A=kbc，若溶液的濃度c以g/L為單位，b為光徑以cm為單位，則常數(shù)K稱為吸光系數(shù)，以a表示，其單位為升/（克·厘米）[L/(g·cm]，A=kbc可寫成A=abc。
公式A=kbc中的c為1mol/L，b為1cm時(shí)，則系數(shù)k稱為摩爾吸光系數(shù)，以ε表示，單位為升/（摩爾·厘米）[L/(mol·cm）]，A=kbc可改寫成A=εc。
在實(shí)際工作中，不能直接用1mol/L這種高濃度的溶液測定吸光度，而是在稀釋成適當(dāng)濃度時(shí)測定吸光度進(jìn)行運(yùn)算。ε值與入射光波長、溶液的性質(zhì)等因素有關(guān)。如NADH在260nm時(shí)ε為15000，寫成ε260NADH=15×103；在340nm時(shí)ε為6220，寫成ε340NADH=6.22×103。
化學(xué)方程式
化學(xué)方程式可以表示反應(yīng)物和生成物之間的物質(zhì)的量之比和質(zhì)量之比。
系數(shù)之比2:1:2
微粒數(shù)之比2:1:2
物質(zhì)的量之比2:1:2
質(zhì)量之比4∶32∶36
從以上分析可知，化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比就是它們之間的物質(zhì)的量之比。運(yùn)用這個(gè)原理就可以根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行各物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算。
阿伏加德羅數(shù)
一種碳原子（12C）質(zhì)量的十二分之一，是國際相對原子質(zhì)量（式量）的基準(zhǔn)。現(xiàn)知12g12C中含6.0221367×1023個(gè)碳原子。這個(gè)數(shù)叫阿伏加德羅數(shù)，所以也可以說，包含阿伏加德羅數(shù)個(gè)基本微粒的物質(zhì)的量就是1mol。例如1mol氧分子中含6.0221367×1023個(gè)氧分子，其質(zhì)量為31.9988g。1mol氫離子中含6.0221367×1023個(gè)氫離子，其質(zhì)量為1.00794g。在化學(xué)計(jì)算中，取近似值6.02×1023個(gè)。
參考資料
[1]
孫英 . 《普通化學(xué)》 : 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 ，2009-9
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化學(xué)上應(yīng)用最廣的計(jì)量單位——摩爾
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摩爾有多大
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