Bài 3: Mol và tỉ khối chất khí

1. Kiến thức trọng tâm

Mol là lượng chất chứa $6,022 \times 10^{23}$ hạt vi mô (nguyên tử, phân tử, ion...). Số này gọi là hằng số Avogadro, kí hiệu $N_A$. Khối lượng mol của một chất là khối lượng của một mol chất đó, kí hiệu $M$, đơn vị gam trên mol (g/mol). Khối lượng mol của nguyên tử bằng nguyên tử khối, khối lượng mol của phân tử bằng phân tử khối. Ví dụ: $M_{H_2O} = 18$ g/mol.

Số mol $n$ liên hệ với khối lượng $m$ và khối lượng mol $M$ bằng công thức $n = \frac{m}{M}$. Ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ $25^\circ C$, áp suất 1 bar), một mol chất khí bất kì chiếm thể tích khoảng $24,79$ lít. Vì vậy, số mol khí còn tính được bằng công thức $n = \frac{V}{24,79}$, trong đó $V$ là thể tích khí đo ở điều kiện chuẩn, đơn vị lít.

Tỉ khối của khí A so với khí B cho biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần: $d_{A/B} = \frac{M_A}{M_B}$. Tỉ khối của khí A so với không khí là $d_{A/kk} = \frac{M_A}{29}$, vì khối lượng mol trung bình của không khí khoảng 29 g/mol. Khí có tỉ khối so với không khí nhỏ hơn 1 sẽ bay lên, lớn hơn 1 sẽ nặng hơn không khí.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ: Tính số mol của 8 gam khí oxygen ($O_2$). Khối lượng mol của $O_2$ là $M = 32$ g/mol, nên $n = \frac{8}{32} = 0,25$ mol. Tỉ khối của khí carbon dioxide so với không khí là $d = \frac{44}{29} \approx 1,52$, nghĩa là khí carbon dioxide nặng hơn không khí khoảng 1,52 lần, vì vậy nó thường tích tụ ở những nơi thấp.

3. Ghi nhớ

• 1 mol chứa $6,022 \times 10^{23}$ hạt vi mô.
• $n = \frac{m}{M}$ và ở điều kiện chuẩn $n = \frac{V}{24,79}$.
• $d_{A/B} = \frac{M_A}{M_B}$; $d_{A/kk} = \frac{M_A}{29}$.