Mool ja Avogadro konstant
Mool on SI ainehulga ühik, mis seob mikroskoopilise osakeste arvu laboratoorselt mõõdetava massiga. Ühes moolis on täpselt 6,02214076 × 10²³ määratletud elementaarüksust. Arvutus on korrektne ainult siis, kui on selge, kas loendatakse aatomeid, molekule, ioone, elektrone või valemiühikuid.
Visuaalne mudel
Interaktiivne mudel
Avogadro konstant on täpne definitsioon
Avogadro konstant N_A = 6,02214076 × 10²³ mol⁻¹ on SI-s täpselt määratud. Seos N = nN_A teisendab ainehulga n osakeste arvuks N; vastupidi n = N/N_A.
Mool ei tähenda tingimata molekule. Üks mool NaCl tahkist tähendab üht mooli NaCl valemiühikuid, milles on üks mool Na⁺ ja üks mool Cl⁻ ioone. Üks mool He tähendab üht mooli heeliumi aatomeid.
Mass ja molaarmass
Laboris saadakse ainehulk sageli massist: n = m/M, kus m on proovi mass ja M molaarmass. Kui m antakse grammides, kasutatakse M väärtust g mol⁻¹. Ühikud peavad jagamisel taanduma mooliks.
18,015 g vee molaarmass on ligikaudu 18,015 g mol⁻¹, seega sisaldab selline proov umbes 1 mol H₂O molekule. See omakorda tähendab 2 mol H aatomeid ja 1 mol O aatomeid.
Keemilise valemi koefitsiendid loendavad moole
Tasakaalustatud võrrandi koefitsiendid annavad osakeste ja moolide suhted. Reaktsioonis 2H₂ + O₂ → 2H₂O kulub kahe mooli H₂ kohta üks mool O₂ ja tekib kaks mooli H₂O, kui piiravat reagenti on piisavalt.
Koefitsiente ei tohi segi ajada alaindeksitega. Alaindeks ₂ valemis H₂ kuulub ühe molekuli koostisse; koefitsient 2 valemi ees tähendab kahte molekuli või kahte mooli molekule.
Gaasid ja lahused
Ideaalse gaasi korral saab ainehulga seostada rõhu, ruumala ja temperatuuriga valemiga PV = nRT. Kindel „molaarruumala” kehtib ainult määratud tingimustel; temperatuuri või rõhu muutudes muutub ka ruumala.
Lahustes kasutatakse kontsentratsiooni c = n/V. Kui 0,250 mol ainet on 0,500 L lahuses, on c = 0,500 mol L⁻¹. Lahjendamisel aine moolide arv võib jääda samaks, kuigi kontsentratsioon väheneb.
Mõõtetäpsus ja mõõtkava
N_A on täpne, kuid proovi mass ja molaarmass võivad olla mõõtemääramatusega. Vastus ei muutu sellest, et kalkulaator näitab palju komakohti; oluliste numbrite arv peab peegeldama lähteandmete täpsust.
Avogadro arvu suurus on tohutu. Seetõttu annab isegi millimool 6,022 × 10²⁰ osakest. Mool on praktiline sild aatomiskaala ja makroskoopilise laboriproovi vahel, mitte osakese enda omadus.
Ülesanded
Vesi
Mitu mooli on 36,03 g vees, kui M(H₂O)=18,015 g mol⁻¹?
Lahendus: n = 36,03/18,015 = 2,000 mol.
Osakeste arv
Mitu molekuli on 0,500 mol CO₂-s?
Lahendus: N = 0,500·6,02214076×10²³ ≈ 3,011×10²³ molekuli.
NaCl
Mida tähendab 1 mol NaCl kristalli ioonide mõttes?
Lahendus: See sisaldab 1 mol Na⁺ ja 1 mol Cl⁻ ioone ehk kokku 2 mol ioone.