Czym jest mol w chemii?
Mol to jednostka liczebności, której chemicy używają dla atomów i cząsteczek, podobnie jak tuzin oznacza 12. Jeden mol zawiera 6,022 × 10²³ cząstek, a ta liczba nazywa się liczbą Avogadra. Masa jednego mola substancji w gramach, czyli masa molowa, wynika wprost z mas atomowych z układu okresowego, więc pozwala przeliczać gramy na liczbę cząstek i odwrotnie.
Jednostka liczebności, jak tuzin
Ludzie używają specjalnych słów do liczenia rzeczy w grupach: para to 2, tuzin to 12, a ryza papieru to 500 arkuszy. Chemicy też potrzebują takiego słowa, ponieważ atomy są zdecydowanie zbyt małe i zbyt liczne, by liczyć je jeden po drugim. Ich jednostką jest mol, oznaczany mol.
Jeden mol czegokolwiek zawiera 6,022 × 10²³ cząstek, czyli 602 200 000 000 000 000 000 000. Cząstkami mogą być atomy, cząsteczki lub jony, więc warto powiedzieć, które: jeden mol wody oznacza 6,022 × 10²³ cząsteczek wody.
Aby poczuć, jak ogromna jest ta liczba, wyobraź sobie, że liczysz jedną cząstkę na sekundę, nigdy nie przestając. Doliczenie do jednego mola zajęłoby około 19 biliardów lat, ponad milion razy więcej niż wiek Wszechświata.
Liczba Avogadra
Liczba 6,022 × 10²³ nazywa się liczbą Avogadra, czyli stałą Avogadra, na cześć włoskiego uczonego Amedea Avogadra. Pierwotnie wybrano ją tak, aby jeden mol atomów węgla-12 miał masę 12 gramów. Od 2019 roku jej wartość jest ustalona dokładnie na 6,02214076 × 10²³, ale 6,022 × 10²³ jest wystarczająco dokładne w niemal każdym zadaniu.
Masa molowa: od układu okresowego do gramów
Masa molowa pierwiastka to masa jednego mola jego atomów, mierzona w gramach na mol (g/mol). Ma tę samą wartość liczbową co masa atomowa z układu okresowego. Masa atomowa węgla wynosi 12,011, więc jeden mol atomów węgla ma masę 12,011 g. Masa atomowa tlenu to 15,999, więc jeden mol atomów tlenu ma masę 15,999 g.
Dla związku dodaj masy molowe wszystkich atomów z jego wzoru. Woda, H₂O, ma 2 atomy wodoru i 1 atom tlenu: 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 g/mol. Dwutlenek węgla, CO₂: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol. Sól kuchenna, NaCl: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol.
Przeliczanie gramów na mole
Aby zamienić masę w gramach na mole, podziel przez masę molową: liczba moli = masa ÷ masa molowa. Gramy się skracają i zostają mole, co jest dobrym sposobem sprawdzenia, czy dzielisz we właściwą stronę.
Przykład: ile moli jest w 250 g wody, czyli mniej więcej w szklance? Masa molowa wody to 18,015 g/mol, więc 250 ÷ 18,015 = 13,88 mol, po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku.
Aby znaleźć liczbę cząsteczek, pomnóż liczbę moli przez liczbę Avogadra: 13,88 × 6,022 × 10²³ ≈ 8,36 × 10²⁴ cząsteczek wody w jednej szklance.
Przeliczanie moli na gramy
Aby pójść w drugą stronę, pomnóż liczbę moli przez masę molową: masa = liczba moli × masa molowa.
Przykład: jaka jest masa 2,5 mol soli kuchennej? 2,5 mol × 58,44 g/mol = 146,1 g. Inny: jaka jest masa 0,5 mol dwutlenku węgla? 0,5 mol × 44,009 g/mol = 22,00 g, a ta ilość zawiera 0,5 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³ cząsteczek.
Pomyśl o molu jak o moście. Podziel gramy przez masę molową, by otrzymać mole, a potem pomnóż mole przez 6,022 × 10²³, by otrzymać cząstki. Aby wrócić od cząstek do gramów, wykonaj odwrotne kroki w odwrotnej kolejności.
Najważniejsze
- Mol to jednostka liczebności równa 6,022 × 10²³ cząstek, a ta liczba nazywa się liczbą Avogadra.
- Masa molowa pierwiastka w g/mol jest równa jego masie atomowej z układu okresowego, na przykład 12,011 g/mol dla węgla.
- Dodaj masy atomowe, by otrzymać masę molową związku: H₂O to 18,015 g/mol, a CO₂ to 44,009 g/mol.
- Podziel gramy przez masę molową, by otrzymać mole, a pomnóż mole przez masę molową, by otrzymać gramy.
- Pomnóż mole przez 6,022 × 10²³, by znaleźć liczbę atomów lub cząsteczek.
Sprawdź się
Trzy szybkie pytania z tej lekcji.
1. Ile cząstek jest w jednym molu substancji?
Pokaż odpowiedź
6,022 × 10²³ — Jeden mol zawsze zawiera liczbę Avogadra cząstek, 6,022 × 10²³.2. Jaka jest masa molowa dwutlenku węgla, CO₂?
Pokaż odpowiedź
44,009 g/mol — Dodaj jeden atom węgla i dwa atomy tlenu: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol.3. Ile moli jest w 116,88 g soli kuchennej (NaCl, 58,44 g/mol)?