Bài 5: Mol và tỉ khối của chất khí

I. Mol

- Ta có thể dễ dàng đếm được số trứng gà có trong vỉ, số quả cam trong giỏ khi mua ở siêu thị. Tuy nhiên sẽ mất rất nhiều thời gian để đếm được số hạt gạo có trong một túi gạo. Do đó, việc đếm chính xác số nguyên tử hay phân tử trong một lượng chất gần như không thể thực hiện được.

- Để đại diện cho một số lượng lớn các nguyên tử hay phân tử, các nhà khoa học đã đưa ra khái niệm mol.

- Người ta quy ước một lượng chất bất kì có chứa 6,022 × 10²³ vi hạt (nguyên tử, phân tử, ...) của chất đó thì được gọi là 1 mol.

II. Khối lượng mol

1. Tìm hiểu khái niệm khối lượng mol

- Trong khoa học, khối lượng của 1 mol chất bất kì (chứa N nguyên tử hay phân tử) tính theo đơn vị gam gọi là khối lượng mol.

- Khối lượng mol nguyên tử hay khối lượng mol phân tử của một chất có cùng trị số với khối lượng nguyên tử hay khối lượng phân tử của chất đó.

2. Chuyển đổi giữa số mol và khối lượng

- Ví dụ 1: Tính khối lượng của 0,5 mol nguyên tử sodium. Biết rằng 1 mol nguyên tử sodium có khối lượng là 23 gam. Khối lượng của 0,5 mol nguyên tử sodium: m_Na = 0,5 × 23 = 11,5 (g).

- Ví dụ 2: Có bao nhiêu mol phân tử oxygen có trong 64 gam O₂? Biết rằng 1 mol phân tử oxygen có khối lượng là 32 gam. Số mol phân tử oxygen có trong 64 gam O₂: n_O2 = 64/32 = 2 (mol).

III. Thể tích mol chất khí

1. Tìm hiểu khái niệm thể tích mol chất khí

- Quan sát 4 quả bóng bay, mỗi quả được bơm một loại khí khác nhau và đều chứa cùng 1 mol chất khí ở nhiệt độ 25^oC và áp suất là 1 bar (0,987 atm).

- Một mol bất kì khí nào, trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất đều chiếm những thể tích bằng nhau, người ta gọi đó là thể tích mol chất khí.

- Định luật Avogadro: Trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, các khí có cùng thể tích sẽ chứa cùng số mol.

- Ở điều kiện chuẩn (đkc) áp suất 1 bar, nhiệt độ 25^oC thì 1 mol bất kì khí nào cũng đều chiếm thể tích 24,79 lít.

- Ví dụ: Thể tích 1 mol khí O₂ cũng như 1 mol khí N₂ ở đkc đều là 24,79 lít.

2. Chuyển đổi giữa số mol và thể tích

Gọi n là số mol chất khí (mol), V là thể tích của chất khí ở đkc (lít), ta có công thức chuyển đổi sau:

V = n × 24,79 → n = V/24,79

IV. Tỉ khối của chất khí

- Ta có thể dễ dàng cân và so sánh độ nặng nhẹ, hơn kém bao nhiêu lần giữa các vật ở thể rắn hay thể lỏng. Còn đối với các chất khí, ta lại có cách so sánh khác để biết được khí nào nặng hay nhẹ hơn.

- Ví dụ có 2 chất khí A và B chứa sẵn trong 2 bình thuỷ tinh có cùng thể tích.

- Để biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần, ta so sánh khối lượng của hai thể tích khí bằng nhau ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, khi đó, theo định luật Avogadro:

Trong đó:

d_A/B là tỉ khối của khí A đối với khí B.

m_A và m_B là khối lượng của khí A và khí B đo cùng thể tích;

n_A và n_B là số mol của khí A và khí B;

M_A, M_B là khối lượng mol của khí A và khí B (gam/mol).