Мол SI единица: дефиниция, числото на Авогадро и маса
Мол SI единица: дефиниция, числото на Авогадро 6,02214078×10^23 и връзката между броя частици и масата на атомите и молекулите
Молът е мерната единица на SI за количеството вещество (amount of substance). Символът ѝ е mol. По новата дефиниция от 2019 г. един мол съдържа точно 6,02214076×10^23 основни (елементарни) единици — атоми, молекули, йони или други дискретни частици (числото на Авогадро). Това означава, че „мол“ е просто удобна единица за броене на много големи количества частици.
Галерия с изображения
1 Изображение
Числото на Авогадро и историческа бележка
Стойността на числото на Авогадро бе закована като точно число при ревизията на SI през 2019 г.: 6,02214076×10^23 mol-1. Преди това „мол“ често се свързваше емпирично с наличието на точно толкова атоми в 12 грама от изотопа въглерод-12 — това обяснява защо учени често казват, че числото е равно на броя на въглеродните атоми в 12 грама въглерод-12. Новата дефиниция запазва връзката, но вместо да определя мола чрез маса, дефинира числото на Авогадро като точна константа, а молът се определя чрез тази константа.
Практическа употреба и примери
Учените и химиците използват мола за удобство в стехиометрията — при смесване и изчисляване на реакции. Формулите, които често се ползват, са:
- N = брой частици; N = n · NA, където NA е числото на Авогадро;
- n = количество вещество (в mol); n = N / NA;
- m = маса (g или kg); m = n · M, където M е моларната маса (g·mol-1 или kg·mol-1).
Примери:
- Един мол вода (H2O) съдържа 6,02214076×10^23 молекули и има маса приблизително 18,015 g (моларна маса ≈ 18,015 g·mol-1).
- Един мол атоми въглерод-12 тежи точно 12 g по историческата дефиниция; съвместно със съвременната формулировка това остава практичен ориентир за моларните маси.
- Един мол гроздови зърна би означавал около 6,02214076×10^23 зърна — очевидно непрактично голямо количество; за да се добие идея за мащаба, числото е близко до „милион‑милион‑милион‑милион“, тоест порядък 1024.
Връзка с масата и единицата аму
Различните атоми и молекули имат различна маса, затова един мол от едно вещество не тежи колкото един мол от друго. Масите на атомите и молекулите се дават в относителни единици — аму (или u, unified atomic mass unit). Практическата връзка е следната: ако масата на един атом е 1 amu, тогава един мол от тези атоми има маса 1 грам. Поради това числената стойност на относителната атомна маса (в amu) съвпада с моларната маса в g·mol-1 (например относителната маса на кислорода ≈ 16 amu → моларна маса ≈ 16 g·mol-1).
Ключови изводи
- Мол е SI единица за количество вещество, символ mol.
- Числото на Авогадро NA е точно 6,02214076×10^23 mol-1 (дефиниция от 2019 г.).
- Моларната маса (g·mol-1) свързва броя на моловете с масата: m = n·M.
Математика с мола
Молове = маса (g) / относителна маса (грамове на мол)
Пример: Колко мола има в 20 грама водород?
За относителната маса на водорода може да се използва стойност 1, въпреки че правилната стойност е малко по-голяма. И така: молове = маса/относителна маса = 20/1 = 20 мола.
Молове = концентрация (mol/dm3) x обем (dm3)
Пример: Колко мола има в 100 cm3 от 0,1 M H2SO4?
1 dm3 е равно на 1000 cm3, така че стойността в кубични сантиметри трябва да се раздели на 1000. 100/1000 x 0,1 = 0,01 мола.
Молекулата на метана се състои от един въглероден атом и четири водородни атома. Въглеродът има маса 12,011 u, а водородът - 1,008 u. Това означава, че масата на една молекула метан е 12,011 u + (4 × 1,008u), или 16,043 u. Това означава, че един мол метан има маса 16,043 грама.
Къртицата може да се представи като две торбички с различни по големина топки. Едната торба съдържа 3 топки за тенис, а другата - 3 топки за футбол. И в двата чувала има еднакъв брой топки, но масата на топките за крака е много по-голяма. Това е различен начин за измерване на нещата. Моловете измерват броя на частиците, а не масата. Така че и двете торбички съдържат по три мола.
Молът е просто единица за брой на нещата. Други често срещани единици са десетина, което означава 12, и една точка, което означава 20. По подобен начин молът се отнася за специфично количество - неговата отличителна черта е, че броят му е много по-голям от другите общи единици. Такива единици обикновено се измислят, когато съществуващите единици не могат да опишат нещо достатъчно лесно. Химичните реакции обикновено протичат между молекули с различно тегло, което означава, че измерванията на масата (като грама) могат да бъдат подвеждащи, когато се сравняват реакциите на отделни молекули. От друга страна, използването на абсолютния брой на атомите/молекулите/йоните също би било объркващо, тъй като поради огромния брой е твърде лесно да се сбърка някоя стойност или да се изпусне някоя цифра. По този начин работата в молове позволява на учените да се позовават на определено количество молекули или атоми, без да прибягват до прекалено големи числа.
Свързани единици
Единиците SI за молна концентрация са mol/m3. В повечето химични текстове обаче се използва mol/dm3 или mol dm-3, което е същото като mol/L. Тези единици често се изписват с главна буква М (произнася се "моларен"), понякога предшествани от префикс SI, например милимоли на литър (mmol/L) или милимоларен (mM), микромоли/литър (µmol/L) или микромоларен (µM), или наномоли/L (nmol/L) или наномоларен (nM).
Абсолютният добив на дадена химична реакция най-често се изразява в молове (нарича се "моларен добив").
Въпроси и отговори
Въпрос: Коя е единицата на SI, използвана за измерване на молекули и атоми?
О: Единицата SI, която се използва за измерване на молекули и атоми, е мол.
В: Колко молекули се съдържат в един мол?
О: Един мол съдържа около 600 секстилиона молекули.
В: Защо учените използват това число?
О: Учените използват това число, защото 1 грам водород е еквивалентен на 1 мол атоми.
В: Каква е точната стойност на един мол?
О: Точната стойност на един мол е 6,02214078×1023, което е наречено на името на Авогадро, който го е измислил.
В: Практично ли е да се измерват повечето задачи с помощта на молове?
О: Не, не е практично да се измерват повечето задачи с помощта на молове, тъй като стойността е толкова огромна, че един мол от грейпфрут би бил голям колкото Земята.
В: Как се измерват различните молекули и атоми?
О: Различните молекули и атоми се измерват в аму (единици за атомна маса).
В: Как се отнася аму към грама на мол? О: Един аму е равен на един грам на мол, което означава, че ако един атом има маса от един аму, то един мол от този атом тежи един грам.
Свързани статии
Автор
AlegsaOnline.com Мол SI единица: дефиниция, числото на Авогадро и маса Leandro Alegsa
URL: https://bg.alegsaonline.com/art/65852
Източници
- bipm.org : CIPM Report of 106th Meeting · web.archive.org
- nist.gov : "Redefining the Mole"