Що таке моль у хімії?
Моль — це одиниця рахунку, яку хіміки використовують для атомів і молекул, так само як дюжина означає 12. Один моль містить 6,022 × 10²³ частинок, і це число називається числом Авогадро. Маса одного моля речовини в грамах, її молярна маса, випливає безпосередньо з атомних мас у періодичній таблиці, тож дозволяє перераховувати грами в кількість частинок.
Одиниця рахунку, як дюжина
Люди користуються особливими словами для рахунку груп предметів: пара — це 2, дюжина — 12, а стопа паперу — 500 аркушів. Хімікам теж потрібне слово для групи, бо атоми надто малі й надто численні, щоб рахувати їх по одному. Їхня одиниця — моль, позначається mol.
Один моль будь-чого містить 6,022 × 10²³ частинок, тобто 602 200 000 000 000 000 000 000. Частинками можуть бути атоми, молекули або йони, тож корисно уточнювати, які саме: один моль води означає 6,022 × 10²³ молекул води.
Щоб відчути, наскільки це величезне число, уявіть, що ви рахуєте по одній частинці щосекунди без жодної перерви. Рахунок до одного моля тривав би приблизно 1,9 × 10¹⁶ років, що більш ніж у мільйон разів перевищує вік Всесвіту.
Число Авогадро
Число 6,022 × 10²³ називається числом Авогадро, або сталою Авогадро, на честь італійського вченого Амедео Авогадро. Спочатку його обрали так, щоб один моль атомів вуглецю-12 мав масу 12 грамів. Від 2019 року його значення зафіксоване точно як 6,02214076 × 10²³, але 6,022 × 10²³ достатньо точне майже для будь-якої задачі.
Молярна маса: від періодичної таблиці до грамів
Молярна маса елемента — це маса одного моля його атомів, виміряна в грамах на моль (g/mol). Вона має те саме число, що й атомна маса в періодичній таблиці. Атомна маса вуглецю 12,011, тож один моль атомів вуглецю має масу 12,011 g. У кисню вона 15,999, тож один моль атомів кисню має масу 15,999 g.
Для сполуки додайте молярні маси всіх атомів у її формулі. Вода H₂O має 2 атоми водню й 1 атом кисню: 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 g/mol. Вуглекислий газ CO₂: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol. Кухонна сіль NaCl: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol.
Перетворення грамів на молі
Щоб перетворити масу в грамах на молі, поділіть на молярну масу: кількість речовини = маса ÷ молярна маса. Грами скорочуються й залишаються молі, і це хороший спосіб перевірити, чи ви поділили в правильному напрямку.
Приклад розв’язання: скільки молів у 250 g води, приблизно одній склянці? Молярна маса води 18,015 g/mol, тож 250 ÷ 18,015 = 13,88 mol, округлено до двох знаків після коми.
Щоб знайти кількість молекул, помножте молі на число Авогадро: 13,88 × 6,022 × 10²³ ≈ 8,36 × 10²⁴ молекул води в одній склянці.
Перетворення молів на грами
Щоб піти в інший бік, помножте кількість молів на молярну масу: маса = кількість речовини × молярна маса.
Приклад розв’язання: яка маса 2,5 mol кухонної солі? 2,5 mol × 58,44 g/mol = 146,1 g. Ще один: яка маса 0,5 mol вуглекислого газу? 0,5 mol × 44,009 g/mol = 22,00 g, і така кількість містить 0,5 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³ молекул.
Уявіть моль як міст. Поділіть грами на молярну масу, щоб отримати молі, потім помножте молі на 6,022 × 10²³, щоб отримати частинки. Щоб повернутися від частинок до грамів, виконайте протилежні дії у зворотному порядку.
Головне
- Моль — це одиниця рахунку, що дорівнює 6,022 × 10²³ частинок, і це число називається числом Авогадро.
- Молярна маса елемента в g/mol дорівнює його атомній масі в періодичній таблиці, наприклад 12,011 g/mol для вуглецю.
- Додайте атомні маси, щоб отримати молярну масу сполуки: H₂O — 18,015 g/mol, а CO₂ — 44,009 g/mol.
- Діліть грами на молярну масу, щоб отримати молі, і множте молі на молярну масу, щоб отримати грами.
- Множте молі на 6,022 × 10²³, щоб знайти кількість атомів або молекул.
Перевірте себе
Три швидкі запитання за цим уроком.
1. Скільки частинок міститься в одному молі речовини?
Показати відповідь
6,022 × 10²³ — Один моль завжди містить число Авогадро частинок, 6,022 × 10²³.2. Яка молярна маса вуглекислого газу CO₂?
Показати відповідь
44,009 g/mol — Додайте один атом вуглецю й два атоми кисню: 12,011 + 2 × 15,999 = 44,009 g/mol.3. Скільки молів у 116,88 g кухонної солі (NaCl, 58,44 g/mol)?