Почему количество вещества (H) равно количеству вещества (H₂O), умноженному на 2?

Количество вещества водорода (H) равно количеству вещества воды (H₂O), умноженному на 2, потому что каждая молекула воды содержит два атома водорода.

Разберём подробнее.

1. Из чего состоит молекула воды?

Химическая формула воды — H₂O.

Она показывает, что одна молекула воды состоит из:

• двух атомов водорода (H);

• одного атома кислорода (O).

Цифра 2 в формуле H₂O означает, что на каждый атом кислорода приходится два атома водорода.

Например:

• В 1 молекуле H₂O содержится 2 атома H.

• В 10 молекулах H₂O содержится 20 атомов H.

• В 100 молекулах H₂O содержится 200 атомов H.

То есть количество атомов водорода всегда в 2 раза больше количества молекул воды.

2. Как это связано с количеством вещества?

В химии количество вещества обозначается буквой n (иногда греческой буквой ν) и измеряется в молях.

Один моль любого вещества содержит приблизительно $6{,}02 \cdot 10^{23}$ частиц (число Авогадро).

Если взять 1 моль воды, то в нём будет:

• 1 моль молекул H₂O;

• 2 моль атомов H;

• 1 моль атомов O.

Поэтому можно записать:

Где:

• $n(H)$ — количество вещества атомов водорода;

• $n(H_2O)$ — количество вещества воды;

• 2 — число атомов водорода в одной молекуле воды.

3. Пример расчёта

Допустим, у нас есть 3 моль воды.

Необходимо найти количество вещества атомов водорода.

Используем формулу:

Подставляем:

Ответ: в 3 молях воды содержится 6 моль атомов водорода.

4. Почему умножаем именно на 2, а не на другое число?

Потому что индекс 2 в химической формуле H₂O показывает количество атомов водорода в одной молекуле.

Этот принцип действует и для других веществ.

Например:

Аммиак (NH₃):

В одной молекуле аммиака три атома водорода, поэтому:

Метан (CH₄):

В одной молекуле метана четыре атома водорода, поэтому:

Серная кислота (H₂SO₄):

В одной молекуле серной кислоты два атома водорода, поэтому:

5. Важный нюанс

Нужно различать атомарный водород H и молекулярный водород H₂.

Если мы говорим об атомах водорода в воде, то:

Но если речь идёт о молекулярном водороде H₂, который можно получить при разложении воды, то по уравнению реакции:

получается:

То есть из 1 моль воды теоретически можно получить 1 моль молекулярного водорода H₂, содержащего 2 моль атомов H.

Вывод

Количество вещества атомов водорода в два раза больше количества вещества воды, потому что в состав каждой молекулы H₂O входят два атома водорода.

Поэтому:

Главное правило: чтобы найти количество вещества атомов определённого элемента в соединении, нужно количество вещества соединения умножить на число атомов этого элемента в его химической формуле.