Mini-kurzus
Az anyagmennyiség és az Avogadro-állandó
A mól hidat képez a mikroszkopikus részecskeszám és a laboratóriumban mérhető tömeg között. Egy mól pontosan 6,02214076×10²³ meghatározott elemi egységet tartalmaz; ezt az értéket nevezzük Avogadro-állandónak.
Mit jelent az, hogy egy mól?
Ahogy a „tucat” 12 darabot jelent, a mól egy rögzített részecskeszámot jelent, csak összehasonlíthatatlanul nagyobbat. A részecske lehet atom, molekula, ion, elektron vagy bármely egyértelműen megnevezett egység. Ezért mindig ki kell mondani, miből számolunk mólt.
A részecskeszám kapcsolata
Ha n az anyagmennyiség és N a részecskék száma, akkor N=nN_A. Például 0,50 mol vízmolekula 0,50×6,022×10²³ ≈3,01×10²³ H₂O-molekulát jelent. Mivel minden vízmolekulában két hidrogénatom van, a hidrogénatomok száma ennek kétszerese.
Mól és tömeg
A moláris tömeg M megadja egy mól anyag tömegét, tipikusan g/mol egységben. A kapcsolat m=nM. A víz moláris tömege közel 18,015 g/mol, így 2,00 mol víz tömege mintegy 36,03 g. A képlet csak akkor működik helyesen, ha az egységeket következetesen kezeljük.
Miért hasznos reakciókban?
A kiegyenlített reakcióegyenlet együtthatói részecske- és mólviszonyokat adnak. A 2H₂ + O₂ → 2H₂O egyenlet szerint 2 mol H₂ ideálisan 1 mol O₂-vel reagál, és 2 mol H₂O keletkezhet. A mérlegen mért grammokat előbb móllá alakítjuk, mert a kémiai egyenlet ezekkel az arányokkal „számol”.
Moláris tömeg és relatív atomtömeg
A periódusos rendszer relatív atomtömege dimenzió nélküli átlagos arány, míg a moláris tömeg mértékegységes mennyiség. Számértékük g/mol-ban gyakran nagyon hasonló, ami rendkívül kényelmes, de a két fogalom nem azonos. A természetes izotópösszetétel miatt az atomtömeg gyakran nem egész szám.
Gyakori hiba
Ne az Avogadro-állandót szorozd vagy oszd reflexből. Előbb döntsd el, merre haladsz: mólból részecskeszám felé szorozni kell N_A-val; részecskeszámból mól felé osztani. Tömeg és mól között a moláris tömeg a híd.
Dimenzióellenőrzés
A számolás biztonságosabb, ha az egységeket is algebrai tényezőként kezeljük. Például 9,01 g × (1 mol / 18,02 g) esetén a gramm kiesik, és mol marad. Ezután mol × (6,022×10²³ részecske / mol) részecskeszámot ad. Ha az egységek nem esnek ki a kívánt módon, a felállított átváltás valószínűleg hibás.
Miért ilyen óriási a szám?
Az atomok és molekulák rendkívül kicsik, ezért már néhány gramm anyag is elképesztően sok részecskét tartalmaz. Az Avogadro-állandó nagysága éppen azt teszi lehetővé, hogy a részecskék világát kényelmes, laboratóriumi méretű mólegységekben kezeljük.
Próbáld ki
Hány mól és körülbelül hány molekula található 9,01 g vízben? Használd M(H₂O)=18,02 g/mol értéket.
Megoldás
n=9,01/18,02=0,500 mol. N≈0,500×6,022×10²³=3,01×10²³ vízmolekula.