Моль і стала Авогадро
Моль — одиниця SI для кількості речовини. Один моль містить рівно 6,02214076×10²³ визначених елементарних об’єктів. Потрібно називати об’єкт: атом, молекула, йон, електрон або формульна одиниця.
Точне визначення
Числове значення N_A є точним за визначенням. Моль — це спосіб лічити величезну кількість мікроскопічних об’єктів і поєднувати їх з масою, зарядом та об’ємом.
Число частинок
N=nN_A. Один моль O₂ має N_A молекул, але 2N_A атомів O. Помилка в тому, що слово “частинка” без уточнення може приховати множник два або більше.
Молярна маса
n=m/M. M часто подають у г/моль. Її числове значення близьке до відносної молекулярної маси, але фізичні величини та одиниці різні.
Стехіометрія
У 2H₂+O₂→2H₂O коефіцієнти — мольні відношення 2:1:2. Вони не є масовими відношеннями, доки моль не переведено через молярні маси.
Лімітуючий реагент
Якщо реагенти не взяті в стехіометричному співвідношенні, один закінчується першим. Саме він визначає максимальний теоретичний вихід продукту.
Розчини
c=n/V використовує об’єм готового розчину. Під час простого розведення без реакції n не змінюється, звідси c₁V₁=c₂V₂.
Формульні одиниці
У кристалі NaCl коректніше рахувати формульні одиниці, а не незалежні молекули. Один моль NaCl містить N_A співвідношень Na⁺:Cl⁻=1:1.
Електрохімія
F=N_Ae зв’язує моль електронів з електричним зарядом. Тому поняття моля однаково природне у стехіометрії, газах, розчинах і електрохімії.
Чому один моль не означає однакову кількість атомів
Потрібно завжди вказувати, що саме пораховано. Один моль H₂O містить N_A молекул, але 2N_A атомів H і N_A атомів O; один моль CaCl₂ як формульних одиниць після повної дисоціації дає один моль Ca²⁺ і два молі Cl⁻. Саме ця різниця лежить в основі осмотичних і колігативних розрахунків. Типова помилка — механічно переносити число молів речовини на число молів окремих частинок. Моль не описує масу сам по собі: два різні молі мають однакове число заданих об’єктів, але зовсім різні маси через різні молярні маси.
Формульні одиниці й електроліти
Для йонного кристала термін “молекула” часто некоректний. Один моль NaCl означає N_A формульних одиниць зі стехіометрією 1:1. Після ідеальної повної дисоціації це дає один моль Na⁺ і один моль Cl⁻, тобто два молі розчинених йонних частинок. Для CaCl₂ відповідно утворюються три молі йонів на моль формульних одиниць. Саме тому колігативні властивості електролітів залежать не лише від молярної концентрації солі, а й від числа частинок та неідеальних йонних взаємодій.
Вправа
Скільки молекул у 0,250 моль H₂O?
Розв’язання
Приблизно 1,506×10²³ молекул.