Krtek

Následující obsah je obsahem 8. přednášky. V této přednášce se zabýváme Molem a Avagadrovým číslem a také výpočty molární hmotnosti a převody pomocí molů.

MOL (mol) je měrná jednotka, která představuje množství čisté látky obsahující stejný počet chemických jednotek (atomů, molekul atd.), jaký je počet atomů v přesně 12 gramech uhlíku-12 (tj. 12 gramů), 6,022 x 1023).

Mol je tedy název používaný pro množství 6,022 x 1023 podobně, jako se slovo „tucet“ používá pro množství 12.

Pokud byste tedy měli mol koblih, měli byste 6,022 x 1023 koblih a pořádnou bolest břicha.

Mol (mol) používáme k vyjádření množství látek v chemii, protože počet atomů a molekul v každé látce je tak velký. Uvedená hodnota 6,022 x 1023 se nazývá Avagadrovo číslo podle vědce, který zjistil počet atomů ve 12 gramech uhlíku12. Proč se používá 12 gramů? To je teoretická atomová hmotnost izotopu uhlíku 12 (6 protonů a 6 neutronů). To znamená, že atomová hmotnost neboli atomová váha (12 gramů) uhlíku se rovná přesně 1 molu uhlíku.

Použijeme-li jako referenci uhlík, atomové hmotnosti, které vidíte v periodické tabulce, se také rovnají jednomu molu těchto látek:

Například lithium má atomovou hmotnost 6,941 gramu a to se rovná jednomu molu lithia. Proto uvádíme atomové a molekulové hmotnosti v jednotkách gramů na mol neboli g/mol.

Co můžeme dělat s moly? Tuto jednotku používáme k výpočtům založeným na vyvážených chemických rovnicích. Stechiometrii (efektní způsob vyjádření poměru molů v rovnici) používáme k předpovědím, kolik produktu vznikne nebo kolik reaktantu bude potřeba, pokud známe jedno množství molů v reakci.

Moly látky a molekulová hmotnost

Molární hmotnost nebo molekulová hmotnost (zaměnitelné termíny, dokud jsme na Zemi) látky je součet všech jednotlivých hmotností prvků, které obsahuje. Jako příklad použijeme naši starou známou vodu:

Jeden mol vody se skládá z 1 molu kyslíku a dvou molů vodíku. Hmotnost kyslíku odpovídající jednomu molu kyslíku je 15,998 g a hmotnost jednoho molu vodíku je 1,008 g. Pokud sečteme gramová množství jednotlivých prvků v molekule vody = 15,998 g/mol + 2(1,008 g/mol), dostaneme molární hmotnost vody = 18,014 g/mol.

Pokud bychom tedy měli přesně 18,014 g vody, měli bychom 1 mol vody.

Prakticky: Důvod, proč je mol tak důležitý, je ten, že mol používáme jako jednotku pro většinu vztahů v chemii. Reakce se vyvažují na základě počtu molů jednotlivých prvků v reakci, koncentrace roztoků se velmi často popisují v molech na litr nebo v molech na kg rozpouštědla a již jsme viděli, že molekuly nebo atomy prvku se uvádějí spíše jako moly látky než jako počet jednotlivých jejich částic.

Začněme diskusi o vztazích vztahem mezi moly a AMU.

Amol je 1/12 hmotnosti atomu uhlíku-12, který podle periodické tabulky váží ~12g. To znamená, že 1 AMU ≈ 1g, je to tak? a tedy uhlík má hmotnost 12amu, je to tak? Ale počkat, to přece nemůže být hmotnost jednoho atomu uhlíku, ne? Vždyť jsou opravdu, ale opravdu maličké. A je to tak, hmotnost uvedená v periodické tabulce je ve skutečnosti hmotnost 6,022 x 1023 atomů uhlíku neboli jednoho molu atomů uhlíku. Ve skutečnosti tedy 1 AMU = 1,66 x 10-24g a zatímco atom uhlíku váží 12 AMU, hmotnost uvedená v periodické tabulce je

12 atomů x 1,66 x 10-24g x 6.022 x 1023 atomů/mol= 12 g/mol

Takže jeden atom uhlíku váží 12 amu, zatímco mol atomů uhlíku váží 12,01 g/mol.

Výpočty molů

Existuje nepřeberné množství výpočtů, které lze provádět s použitím jednotky molů jako meziproduktu. Několik z nich si nyní projdu a pak uvidíte, jak budeme postupovat v dalších tématech, že i pro tyto výpočty jsou molekuly nezbytné.

Typické výpočty molů:

1) Výpočet molekulové hmotnosti nebo molární hmotnosti sloučeniny

Molární hmotnost sloučeniny, která se také často nazývá molekulová hmotnost, dokud je na Zemi, je jednoduše součet hmotností všech jednotlivých prvků ve sloučenině. Pro tyto hmotnosti použijete periodickou tabulku a sečtete je:

Pokud například chceme sečíst molární hmotnost síranu hlinitého Al2(SO4)3 , musíme určit počet a hmotnost jednotlivých prvků ve sloučenině. Pro síran hlinitý jsou součty 2 Al, 3 S a 12 O. Zde je tedy matematika s použitím atomových hmotností uvedených v periodické tabulce:

2(26,98 g/mol) + 3( 32,07 g/mol) + 12(16,00 g/mol) = 342.17 g/mol

2) Přepočet z gramů na moly nebo z molů na gramy

Jakmile znáte molární hmotnost sloučeniny, můžete tuto hmotnost použít k určení počtu molů v gramovém množství látky nebo naopak můžete vypočítat počet gramů v molovém množství látky.

Uveďte několik příkladů:

Kolik molů je v 55,4 g síranu hlinitého?

Výpočet je nastaven jako převod s molární hmotností síranu hlinitého jako převodním faktorem:

55.4g Al2(SO4)3 x 1 mol Al2(SO4)3/342,17 g Al2(SO4)3 = 0,162 mol Al2(SO4)3

Nebo: Kolik gramů Al2(SO4)3 je v 6 g Al2(SO4)3?34 molů Al2(SO4)3?

6,34 molů Al2(SO4)3 x 342,17 g Al2(SO4)3/ 1 mol Al2(SO4)3 = 2,17 x 103 Al2(SO4)3

3) Převod na molekuly nebo atomy

Kromě toho, že je mol jednotkou molární hmotnosti, je také branou mezi hmotností látky a jejími atomy nebo molekulami.

Příklad, pokud se ptáme, kolik molekul Al2(SO4)3 je ve výše uvedených 55,4 g Al2(SO4)3, musíme jednoduše nejprve vypočítat počet molů jako dříve a poté použít Avagadrovo číslo pro přepočet molů na molekuly:

0.

Příklad, pokud se ptáme, kolik molekul Al2(SO4)3 je ve výše uvedených 55,4 g Al2(SO4)3, musíme jednoduše nejprve vypočítat počet molů jako dříve a poté použít Avagadrovo číslo pro přepočet molů na molekuly.162 mol Al2(SO4)3 x 6,022 x 1023 molekul Al2(SO4)3/ 1 mol Al2(SO4)3 =

Pokud bychom dále pokračovali v úloze a zeptali se, kolik atomů hliníku je v 55,4 g Al2(SO4)3?

No to je jednoduché pokračování. Stačí, když vynásobíme počet atomů hliníku ve sloučenině:

9,76 x 1022 molekul Al2(SO4)3 x 2 atomy Al/ 1 molekula Al2(SO4)3 = 1,95 x 1023 atomů Al

Pojďme si ještě procvičit:

.