muldvarp er den enhed, der bruges til at udtrykke mængden af stof. En muldvarp er cirka 6.022 x 1023 partikler. Det er en af de grundlæggende størrelser i det internationale system af enheder (SI).
Udtrykket mol kommer fra det latinske ord muldvarpe, som betyder "en masse", og blev introduceret af den tyske kemiker Wilhelm Ostwald.
Ethvert stof kan måles i mol. Vi kan bruge muldvarpen til at henvise til noget mikroskopisk, som molekyler, eller noget makroskopisk, som frø.
For eksempel er 1 mol vand lig med 6,022 x 1023 vandmolekyler. Ligeledes er 1 mol frø lig med 6,022 x 1023 frø. Bemærk, at antallet af elementer i en muldvarp er det samme uanset den enhed, der analyseres.
Brug af mol i kemiske beregninger er især vigtigt for at kvantificere kemiske arter, såsom atomer, ioner og molekyler, der er involveret i en kemisk reaktion. Derudover er det muligt at lave et forhold mellem en atomskala og en anden skala, der kan måles.
Mol og Avogadros konstant
Referenceværdien, der bruges til at standardisere mængden af en mol, er massen af 12g kulstof-12.
Kulstof-12 består af 6 protoner, 6 neutroner og 6 elektroner. Det er den mest udbredte og stabile isotop af grundstoffet kulstof.
Den italienske videnskabsmand Amedeo Avogadro (1776-1856) foreslog, at lige store mængder gasser under samme temperatur- og trykforhold indeholder det samme antal molekyler.
For at være en pioner i studiet af forholdet mellem masse i gram og atommasse, når det tal, der danner forbindelsen mellem disse blev opdaget i det 20. århundrede, blev størrelsen af en muldvarp defineret, til ære for videnskabsmanden, som konstanten af Avogadro. Derfor:
1 mol = 6,02214179 × 1023 partikler
Mol og masseberegninger
DET atommasse af de kemiske grundstoffer findes i det periodiske system. For eksempel er atommassen af et natriumatom (Na) 23 g.
Så 1 mol natrium = 23 g = 6,022 x 1023 natrium atomer.
Bemærk, at mol, masse og Avogadros konstant er relaterede. Hvis vi kender mindst én af disse værdier, kan vi bestemme de andre ved at bruge en simpel treregel, som i de følgende eksempler.
1. Hvad er massen indeholdt i 2,5 mol natrium (Na)?
1 mol 23 g Na
2,5 mol x
x = 23. 2,5
x = 57,5 g Na
2. Hvor mange mol er der i 30 g natrium (Na)?
1 mol 23 g Na
x 30 g Na
x = 30/23
x ≈ 1,3 mol Na
3. Hvor meget stof er der i 50 g natrium (Na)?
23 g 6.022 x 1023
50 g x
x = 50. 6.022 x 1023/23
x = 13,09 x 1023 Na-atomer
Tjek ud Periodiske system komplet og opdateret.
Og den molære masse?
DET Molar masse er massen i gram indeholdt i 1 mol stof, og dens måleenhed er g/mol (gram pr. mol). Natrium har for eksempel 23 g/mol.
Den numeriske værdi af molmassen af et kemisk stof svarer til molekylmassen (MM), det vil sige summen af atommasserne af de atomer, der udgør det.
Vi vil bruge vandmolekylet (H2O) som et eksempel og bestem massen af 1 mol af stoffet.
1. trin: tæl antallet af atomer af kemiske grundstoffer i formlen for stoffet.
Vand består af:
Ilt (O): 1 atom
Brint (H): 2 atomer
2. trin: Se det periodiske system for grundstoffernes atommasse.
Bemærk: For at lette forståelsen vil vi bruge omtrentlige værdier her.
Ilt (O): 16 u
Brint (H): 1 u
3. trin: gange grundstoffernes masser med antallet af atomer i stoffet.
Ilt (O): 1 x 16 u = 1 x 16 u
Hydrogen (H): 2 x 1 u = 2 u
4. trin: Tilføj atommasserne og bestem molekylmassen.
MMVand: 16 u + 2 u = 18 u
Derfor er vands molekylære masse 18 u og molmassen er 18 g/mol. Det betyder, at der i en muldvarp er 6.022 x 1023 vandmolekyler, hvilket svarer til 18 gram.
For at bestemme antallet af mol skal vi derfor kende stoffets masse og kemiske sammensætning.
Lad os nu løse nogle flere eksempler, der vedrører mængderne mol, masse og mængde af partikler.
1. Hvad er massen indeholdt i 3 mol vand (H2O)?
1 mol 18 g H2O
3 mol x
x = 18. 3
x = 54 g H2O
2. Hvor mange mol er der i 80 g vand (H2O)?
1 mol 18 g H2O
x 80 g H2O
x = 80/18
x ≈ 4,44 mol H2O
3. Hvad er mængden af stof i 20 g vand (H2O)?
18 g 6.022 x 1023
20 g x
x = 20. 6.022 x 1023/18
x = 6,69 x 1023 H molekyler2O
Lær mere om molekylær masse.
Sammenhæng mellem mol og molært volumen
Ved STP, under normale temperaturforhold (273 K) og tryk (1 am), optager en gas et volumen på 22,4 L. Denne værdi er molært volumen af gasser.
Som Avogadro foreslog, er volumenet optaget af gasser, uanset deres sammensætning, relateret til antallet af molekyler. Så selvom vi har to forskellige gasser fanget i beholdere, hvis volumenet er det samme, har de to kolber den samme mængde molekyler.
For gasserne oxygen og brint har vi for eksempel følgende forhold:
1 mol hydrogen (H2) = 22,4 L = 2 g = 6,022 x 1023 H molekyler2
1 mol ilt (O2) = 22,4 L = 32 g = 6,022 x 1023 O molekyler2
Bemærk, at 1 mol af ethvert stof i gasform optager et volumen på 22,4 L, men massen vil være anderledes, fordi sammensætningen af gasserne er forskellige.
Lær mere om Avogadros lov.
