Kret

Treść, która następuje poniżej jest treścią wykładu 8. W tym wykładzie omawiamy mol i liczbę Avagadro, a także obliczenia dla masy molowej i konwersje z użyciem moli.

Mol (mol) jest jednostką miary, która jest ilością czystej substancji zawierającej taką samą liczbę jednostek chemicznych (atomów, cząsteczek itp.), jaka jest atomów w dokładnie 12 gramach węgla-12 (czyli, 6.022 X 1023).

Więc mol jest nazwą używaną dla ilości 6.022 x 1023 tak samo jak słowo „tuzin” jest używane dla ilości 12.

Więc jeśli miałbyś mol pączków miałbyś 6.022 x 1023 pączków i poważny ból brzucha.

Używamy mola (mol) do reprezentowania ilości substancji w chemii, ponieważ liczba atomów i cząsteczek w każdej substancji jest tak duża. Wartość podana 6.022 x 1023 jest nazywana liczbą Avagadro dla naukowca, który znalazł liczbę atomów w 12 gramach węgla 12. Dlaczego użyto 12 gramów? Jest to teoretyczna masa atomowa izotopu węgla-12 (6 protonów i 6 neutronów). Oznacza to, że masa atomowa lub masa atomowa (12 gramów) węgla jest równa dokładnie 1 molowi węgla.

Używając węgla jako odniesienia, masy atomowe, które widzisz w układzie okresowym są również równe jednemu molowi tych substancji:

Lit na przykład ma masę atomową 6,941 gramów i jest to równe jednemu molowi litu. Dlatego właśnie masy atomowe i cząsteczkowe podajemy w jednostkach gramów na mol lub g/mol.

Co możemy zrobić z molami? Używamy jednostki do wykonywania obliczeń opartych na zrównoważonych równaniach chemicznych. Używamy stechiometrii (wymyślny sposób mówienia o stosunku moli w równaniu) do przewidywania, ile produktu zostanie wytworzone lub ile reaktanta będzie potrzebne, jeśli znamy ilość moli w reakcji.

Mole substancji i masa cząsteczkowa

Masa molowa lub masa cząsteczkowa (terminy wymienne tak długo, jak długo jesteśmy na Ziemi) substancji jest sumą wszystkich indywidualnych mas elementów, które zawiera. Aby użyć naszego starego przyjaciela wody jako przykład:

Jeden mol wody składa się z 1 mola tlenu i dwóch moli wodoru. Masa tlenu równa jednemu molowi tlenu wynosi 15,998 gramów, a masa jednego mola wodoru wynosi 1,008 g. Jeśli zsumujemy gramowe ilości każdego elementu w cząsteczce wody = 15,998g/mol + 2(1,008g/mol) otrzymamy masę molową wody = 18,014g/mol.

Więc gdybyśmy mieli dokładnie 18,014g wody to mielibyśmy 1 mol wody.

Praktyka: Mol i masa molowa

Związki molowe

Powód, dla którego mol jest tak ważny, jest taki, że używamy mola jako jednostki dla większości związków w chemii. Reakcje są zrównoważone w oparciu o liczbę moli każdego elementu w reakcji, stężenia roztworów są bardzo często opisywane w kategoriach moli na litr lub moli na kg rozpuszczalnika i widzieliśmy już, że cząsteczki lub atomy pierwiastka są zgłaszane jako moli substancji, a nie indywidualnej liczby ich cząstek.

Zacznijmy dyskusję o związkach od związku między molem a AMU.

Jedna AMU to 1/12 masy atomu węgla-12, który zgodnie z układem okresowym waży ~12g. To oznacza, że 1 AMU ≈ 1g prawda? a więc węgiel ma masę 12amu, prawda? Ale zaraz, to nie może być masa pojedynczego atomu węgla, prawda? One są naprawdę bardzo, bardzo malutkie. I to prawda, masa podana w układzie okresowym jest w rzeczywistości masą 6.022 x 1023 atomów węgla lub jednego mola atomów węgla. Więc w rzeczywistości, 1 AMU = 1.66 x 10-24g i podczas gdy atom węgla waży 12 AMU, masa pokazana w układzie okresowym to

12 atomów x 1.66 x 10-24g x 6.022 x 1023 atomy/ mol= 12 g/mol

Więc pojedynczy atom węgla waży 12 amu, podczas gdy mol atomów węgla waży 12.01g/mol.

Obliczenia molowe

Istnieje mnóstwo obliczeń, które mogą być przeprowadzone przy użyciu jednostki moli jako pośredniej. Zamierzam przejrzeć kilka z nich teraz, a następnie zobaczysz, jak postępujemy poprzez późniejsze tematy, że krety są niezbędne do tych obliczeń, jak również.

Typowe obliczenia molowe:

1) Obliczanie masy cząsteczkowej lub masy molowej związku

Masa molowa związku również często nazywana masą cząsteczkową, podczas gdy na Ziemi, jest po prostu sumą wszystkich mas poszczególnych elementów w związku. Używasz układu okresowego jako odniesienie dla tych mas i je sumować:

Na przykład, jeśli chcemy całkowitą masę molową siarczanu glinu Al2(SO4)3 , musimy określić liczbę i masę każdego elementu w związku. Dla siarczanu glinu sumy są 2 Al, 3 S i 12 O. Więc tutaj jest matematyka przy użyciu mas atomowych podanych w układzie okresowym:

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

2) Przeliczanie z gramów na mole lub z moli na gramy

Gdy znasz już masę molową związku, możesz użyć tej masy do określenia ilości moli w gramowej ilości substancji lub odwrotnie, możesz obliczyć liczbę gramów w molowej ilości substancji.

Oto kilka przykładów:

Ile moli jest w 55,4g siarczanu glinu?

Obliczenia są ustawione jak konwersja z masą molową siarczanu glinu jako współczynnikiem konwersji:

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

Or, Ile gramów Al2(SO4)3 znajduje się w 6.34 molach Al2(SO4)3?

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

3) Przeliczanie na mole lub atomy

Oprócz tego, że mol jest jednostką masy molowej, jest również bramką między masą substancji a jej atomami lub molekułami.

Na przykład, jeśli zapytamy ile cząsteczek Al2(SO4)3 jest w 55,4 g Al2(SO4)3 powyżej, musimy po prostu najpierw obliczyć liczbę moli jak poprzednio, a następnie użyć liczby Avagadro do przeliczenia moli na cząsteczki:

0.162 mol Al2(SO4)3 x 6.022 x 1023 molekuł Al2(SO4)3/ 1 mol Al2(SO4)3 =

Ponadto, gdybyśmy kontynuowali problem i zapytali ile atomów glinu znajduje się w 55.4 g Al2(SO4)3? Musimy tylko pomnożyć przez liczbę atomów glinu w związku:

9,76 x 1022 cząsteczki Al2(SO4)3 x 2 atomy Al/ 1 cząsteczka Al2(SO4)3 = 1,95 x 1023 atomy Al

Poćwiczmy jeszcze trochę:

.