โมลในทางเคมีคืออะไร

หน่วยนับ เหมือนโหล

ผู้คนใช้คำพิเศษสำหรับการนับสิ่งต่าง ๆ เป็นกลุ่ม คู่คือ 2 โหลคือ 12 และรีมกระดาษคือ 500 แผ่น นักเคมีก็ต้องการคำเรียกกลุ่มเช่นกัน เพราะอะตอมเล็กและมีจำนวนมากเกินกว่าจะนับทีละตัว หน่วยของพวกเขาคือโมล เขียนว่า mol

อะไรก็ตามหนึ่งโมลมีอนุภาค 6.022 × 10²³ อนุภาค ซึ่งคือ 602,200,000,000,000,000,000,000 อนุภาคอาจเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออน จึงควรระบุว่าเป็นอะไร น้ำหนึ่งโมลหมายถึงโมเลกุลน้ำ 6.022 × 10²³ โมเลกุล

เพื่อให้รู้สึกถึงความใหญ่โตนี้ ลองจินตนาการว่านับอนุภาคหนึ่งตัวทุกวินาทีโดยไม่หยุดเลย การนับให้ถึงหนึ่งโมลจะใช้เวลาประมาณ 19 พันล้านล้านปี มากกว่าอายุของเอกภพกว่าหนึ่งล้านเท่า

เลขอาโวกาโดร

ตัวเลข 6.022 × 10²³ เรียกว่าเลขอาโวกาโดร หรือค่าคงที่อาโวกาโดร เพื่อเป็นเกียรติแก่อาเมเดโอ อาโวกาโดร นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี เดิมเลือกค่านี้เพื่อให้อะตอมคาร์บอน-12 หนึ่งโมลมีมวล 12 กรัม ตั้งแต่ปี 2019 ค่านี้ถูกกำหนดให้เป็น 6.02214076 × 10²³ พอดี แต่ 6.022 × 10²³ แม่นยำเพียงพอสำหรับโจทย์เกือบทุกข้อ

มวลโมลาร์: จากตารางธาตุสู่กรัม

มวลโมลาร์ของธาตุคือมวลของอะตอมหนึ่งโมลของธาตุนั้น วัดเป็นกรัมต่อโมล (g/mol) มีตัวเลขเดียวกับมวลอะตอมบนตารางธาตุ มวลอะตอมของคาร์บอนคือ 12.011 อะตอมคาร์บอนหนึ่งโมลจึงมีมวล 12.011 g ของออกซิเจนคือ 15.999 อะตอมออกซิเจนหนึ่งโมลจึงมีมวล 15.999 g

สำหรับสารประกอบ ให้บวกมวลโมลาร์ของอะตอมทั้งหมดในสูตร น้ำ H₂O มีไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม: 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol คาร์บอนไดออกไซด์ CO₂: 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol เกลือแกง NaCl: 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol

6Cคาร์บอน12.011

การแปลงกรัมเป็นโมล

การเปลี่ยนมวลเป็นกรัมให้เป็นโมล ให้หารด้วยมวลโมลาร์: โมล = มวล ÷ มวลโมลาร์ หน่วยกรัมจะตัดกันไปเหลือโมล ซึ่งเป็นวิธีที่ดีในการตรวจว่าคุณหารถูกด้านหรือไม่

ตัวอย่างการคำนวณ: น้ำ 250 g ซึ่งประมาณหนึ่งแก้ว มีกี่โมล มวลโมลาร์ของน้ำคือ 18.015 g/mol ดังนั้น 250 ÷ 18.015 = 13.88 mol ปัดเป็นทศนิยมสองตำแหน่ง

การหาจำนวนโมเลกุล ให้คูณโมลด้วยเลขอาโวกาโดร: 13.88 × 6.022 × 10²³ ≈ 8.36 × 10²⁴ โมเลกุลน้ำในหนึ่งแก้ว

การแปลงโมลเป็นกรัม

การไปในทางตรงข้าม ให้คูณจำนวนโมลด้วยมวลโมลาร์: มวล = โมล × มวลโมลาร์

ตัวอย่างการคำนวณ: เกลือแกง 2.5 mol มีมวลเท่าใด 2.5 mol × 58.44 g/mol = 146.1 g อีกตัวอย่าง: คาร์บอนไดออกไซด์ 0.5 mol มีมวลเท่าใด 0.5 mol × 44.009 g/mol = 22.00 g และปริมาณนั้นมี 0.5 × 6.022 × 10²³ = 3.011 × 10²³ โมเลกุล

ให้คิดว่าโมลเป็นสะพาน นำกรัมหารด้วยมวลโมลาร์เพื่อได้โมล แล้วนำโมลคูณด้วย 6.022 × 10²³ เพื่อได้จำนวนอนุภาค การเดินทางกลับจากอนุภาคสู่กรัม ให้ทำขั้นตอนตรงข้ามโดยย้อนลำดับ