Նյութի քանակ

Նյութի քանակ, Ֆիզիկական մեծություն է, որը ցույց է տալիս նյութում պարունակվող միանման կառուցվածքյին մասնիկների քանակը։ Կառուցվածքային մասնիկ ասելով հասկանում ենք ցանկացած տիպի մասնիկներ, որոնցից կազմված է տվյալ նյութը՝ ատոմներ, մոլեկուլներ, իոններ, էլեկտրոններ կամ ցանկացած այլ^[1]։ Նյութի քանակի չափման միավորը Միջազգային համակարգում մոլն է^[2]։ Քննարկման օբյեկտը չնշելու դեպքում նյութի քանակ տերմինը չի օգտագործվում^{[Ն 1]}։

Կիրառություն խմբագրել

Այս ֆիզիկական մեծությունը օգտագործվում է նյութերի մակրոսկոպիկ քանակներ չափելու համար այն դեպքերում, երբ ուսումնասիրվող գործընթացների քանակական նկարագրության համար անհրաժեշտ է լինում հաշվի առնել նյութերի մանրադիտակային կառուցվածքը, օրինակ քիմիայում էլեկտրոլիզի գործընթացների ուսումնասիրման ժամանակ, կամ թերմեդինամիկայում` իդեալական գազի հավասարման նկարագրման ժամանակ։

Քիմիական ռեակցիաների նկարագրելիս նյութի քանակը հանդիսանում է ավելի հարմար մեծություն, քան զանգվածը, քանի, որ մոլեկուլները փոխազդում են անկախ իրենց զանգվածից որոշակի քանակներով, որոնք ամբողջ թվերի բազմապատիկներ են։

Օրինակ ջրածնի այրման ռեակցիայի համար (2H₂ + O₂ → 2H₂O) պահանջվում է երկու անգամ շատ ջրածին, քան թթվածին։ Ընդ որում, ռեակցիային մասնակցող ջրածնի զանգվածը 8 անգամ փոքր է թթվածնի զանգվածից (քանի որ ջրածնի ատոմային զանգվածը 16 անգամ փոքր է թթվածնի ատոմային զանգվածից)։ Այսպիսով, նյութի քանակի օգտագործումը հեշտացնում է քիմիական ռեակցիաների գրառումը` փոխազդող նյութերի քանակությունների հարաբերությունը արտահայտվում է գործակիցների միջոցով։

Մոլեկուլների թվով հաշվարկներ կատարելը հարմար չէ, քանի որ իրական փորձերում դրանց քանակը շատ մեծ է, դրա փոխարեն հաշվարկները կատարում նյութի քանակով` մոլերով։ Յուրաքանչյուր նյութի մեկ մոլում պարունակվում է Ավոգադրոյի թվով կառուցվածքային մասնիկներ (N_A = 6,02214076×10²³ "միավոր"/մոլ^[4]):

Նյութի քանակը նշանակում են լատինական $n$ (էն) կամ հռոմեական $\nu$ (նյու) տառերով։ $\nu$ տառով նշանակելը այնքան էլ հարմար չէ, որովհետև քիմիական թերմոդինամիկյում այն ցույց է տալիս նյութի քանակաչափական գործակիցը, որի արժեքը դրական է ռեակցիայի արգասիքների և բացասական ելանյութերի համար^[5]։ Սակայն դպրոցական դասընթացում օգտագործվում է հունական $\nu$ (նյու) տառը։

Նյութի քանակը զանգվածի հիման վրա հաշվելու համար օգտվում են մոլային զանգված հասկացությունից` $n=m/M$ , որտեղ m — նյութի զանգվածն է, իսկ M —ը` մոլային զանգվածը։ Մոլային զանգվածը մեկ մոլ նյութի զանգվածն է։ Մեկ մոլ նյութի մոլային զանգվածը կարելի է որոշել նրա զանգվածի և Ավոգադրոյի թվի արտադրյալի միջոցով։ Մոլային զանգվածի (չափման միավորը գ/մոլ-ն է) թվային արժեքը համընկնում է հարաբերական մոլեկուլային զանգվածի արժեքի հետ։

Ավոգադրոյի օրենքից ելնելով գազային նյութերի նյութաքանակը կարելի է որոշել նրա ծավալի հիման վրա` $n$ = V / V_m, որտեղ V —ը գազի ծավալն է նորմալ պայմաններում, իսկ V_m —ը գազի մոլային ծավալը նույն պայմաններում, որի արժեքը հավասար է 22,4 լ/մոլի։

Այսպիսով, նյութի քանակի հիման վրա ստացվում է հետևյալ բանաձևը`

n={\frac {m}{M}}={\frac {N}{N_{\mathrm {A} }}}={\frac {V}{V_{\mathrm {m} }}}

Նշումներ խմբագրել

↑ կարելի է խոսել մոլեկուլների նյութի քանակի մասին`ջրածնի բանաձևային միավոր ${\ce {H2}}$ , կարելի է խոսել ջրածնի ատոմների քանակի վերաբերյալ ${\ce {H}}$ , սակայն «ջրածնի մեկ մոլ» հասկացությունը առանց քննարկման օբյեկտը նշելու իմաստազրկվում է^[3]։

Ծանոթագրություններ խմբագրել

↑ [dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/4077/КОЛИЧЕСТВО «Количество вещества»]. Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004. Վերցված է 2014 թ․ հունվարի 31-ին. {{cite web}}: Check |url= value (օգնություն)
↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 85. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5
↑ Пресс И. А., Основы общей химии, 2017, էջ 119
↑ «Avogadro constant». Physical Measurement Laboratory (անգլերեն). National Institute of Standards and Technology. Վերցված է 2017 թ․ փետրվարի 7-ին.
↑ ${\mathsf {5B+4{,}5H_{2}\ {\xrightarrow {}}\ B_{5}H_{9}}},~\Delta H_{298}^{\circ }=+62{,}8~\mathrm {kJ}$
։ Երբ ռեակցիայի ջերմությունը գրառվում է այնպես ինչպես համապատասխան հավասարումում, ենթադրվում է, որ այնարտահայտված է կիլոջոուլներով ռեակցիայի յուրաքանչյուր քանակաչափական միավորի համար («մոլ») համապատասխան հավասարմանը համապատասխան։ Դիտարկված դեպքում ռեակցիայի ջերմությունը հավասար է 62,8 ԿՋ յուրաքանչյուր մոլի համար (+62,8 կՋ · մոլ⁻¹) B₅H₉ (գազանման), սակայն կազմում է 12,56 ԿՋ ծախսված բորի մոլի համար (պինդ բյուրեղային) կամ 62,8 կՋ յուրաքանչյուր 4,5 մոլի համար գազային ջրածնի։ Ռեակցիայի ջերմությունները միշտ հաշվարկում են մեկ մոլ նյութի համար

Գրականություն խմբագրել

Пресс И. А. Основы общей химии. — 3-е изд., стереотип. — СПб.: Химиздат, 2017. — 352 с. — ISBN 978-5-93808-286-1.

[4] կարելի է խոսել մոլեկուլների նյութի քանակի մասին`ջրածնի բանաձևային միավոր ${\ce {H2}}$ , կարելի է խոսել ջրածնի ատոմների քանակի վերաբերյալ ${\ce {H}}$ , սակայն «ջրածնի մեկ մոլ» հասկացությունը առանց քննարկման օբյեկտը նշելու իմաստազրկվում է^[3]։

[1] [dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/4077/КОЛИЧЕСТВО «Количество вещества»]. Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004. Վերցված է 2014 թ․ հունվարի 31-ին. {{cite web}}: Check |url= value (օգնություն)

[2] Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 85. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5

[''Пресс_И._А.'',_Основы_общей_химии—2017——119-3] Пресс И. А., Основы общей химии, 2017, էջ 119

[5] «Avogadro constant». Physical Measurement Laboratory (անգլերեն). National Institute of Standards and Technology. Վերցված է 2017 թ․ փետրվարի 7-ին.

[6] ${\mathsf {5B+4{,}5H_{2}\ {\xrightarrow {}}\ B_{5}H_{9}}},~\Delta H_{298}^{\circ }=+62{,}8~\mathrm {kJ}$
։ Երբ ռեակցիայի ջերմությունը գրառվում է այնպես ինչպես համապատասխան հավասարումում, ենթադրվում է, որ այնարտահայտված է կիլոջոուլներով ռեակցիայի յուրաքանչյուր քանակաչափական միավորի համար («մոլ») համապատասխան հավասարմանը համապատասխան։ Դիտարկված դեպքում ռեակցիայի ջերմությունը հավասար է 62,8 ԿՋ յուրաքանչյուր մոլի համար (+62,8 կՋ · մոլ⁻¹) B₅H₉ (գազանման), սակայն կազմում է 12,56 ԿՋ ծախսված բորի մոլի համար (պինդ բյուրեղային) կամ 62,8 կՋ յուրաքանչյուր 4,5 մոլի համար գազային ջրածնի։ Ռեակցիայի ջերմությունները միշտ հաշվարկում են մեկ մոլ նյութի համար

[1]

[2]

[Ն 1]

[4]

[5]

[3]