Mol, molyar kütlə və Avoqadro ədədi

Hissəcikləri çəkməklə saymaq

Atomlar birbaşa tək-tək sayılmaq üçün həddindən artıq kiçikdir, buna görə kimyaçılar onları, mağazanın yumurtanı düzinə ilə saydığı kimi, sabit dəstələrlə sayır. Bu dəstə moldur. SI-nin 2019-cu il redaksiyasından bəri bir mol dəqiq 6.02214076 × 10²³ göstərilmiş struktur vahidi ehtiva edir və Avoqadro sabiti dəqiq 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹ kimi təyin olunur. Hesablamalar üçün adətən 6.022 × 10²³ mol⁻¹ kifayətdir.

Struktur vahidi həmişə göstərilməlidir. Bir mol oksigen atomu (O) və bir mol oksigen molekulu (O₂) eyni sayda struktur vahidi ehtiva edir, lakin ikincisində atomların sayı iki dəfə çox və kütlə iki dəfə böyükdür. 0.50 mol O₂ kimi hər miqdarın yanında düsturu yazmaq tələbələrin mollarla bağlı rastlaşdığı çaşqınlığın çoxunun qarşısını alır.

Qram/molun düstur kütləsi ilə niyə üst-üstə düşməsi

Elementin standart atom kütləsi onun izotoplarının kütlələrinin təbii yayılmasına görə çəkilmiş və karbon-12 atomunun kütləsinin on ikidə birinə nisbətən ifadə olunmuş ölçüsüz ortasıdır. Mol əvvəlcə elə təyin edilmişdi ki, maddənin bir molunun qramla kütləsi onun atom və ya düstur kütləsinə ədədi olaraq bərabər olsun. 2019-cu il yenidən təyinindən bəri bu üst-üstə düşmə artıq tərifə görə dəqiq deyil, lakin yenə də təxminən milyardda bir hissəyə qədər doğrudur. Xlorun atom kütləsi təxminən 35.45-dir, buna görə molyar kütləsi 35.45 g/mol-dur, halbuki heç bir tək xlor atomunun belə kütləsi yoxdur; real xlor xlor-35 və xlor-37 qarışığıdır.

Bu bələdçi İKYTB-nin (IUPAC) iki onluq mərtəbəyə yuvarlaqlaşdırılmış standart atom kütlələrindən istifadə edir: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, Al 26.98 və S 32.06. Birləşmənin molyar kütləsini tapmaq üçün düsturdakı hər atomun atom kütləsini onun indeksinə və mötərizədən kənardakı hər hansı vuruğa vuraraq toplayın.

Alüminium sulfat Al₂(SO₄)₃ üçün mötərizə üç sulfat qrupu deməkdir. Buna görə düstur vahidi 2 Al, 3 S və 12 O ehtiva edir: 2(26.98) + 3(32.06) + 12(16.00) = 53.96 + 96.18 + 192.00 = 342.14 g/mol.

Qram, mol və hissəciklər xəritəsi

Bu mövzudakı hər məsələ üç qutudan keçən yoldur: qramla kütlə, molla maddə miqdarı və hissəciklərin sayı. Molyar kütlə birinci ilə ikinciyə, Avoqadro sabiti isə ikinci ilə üçüncüyə bağlayır. Mol həmişə ara dayanacaqdır. Qramdan birbaşa hissəciklərə mola toxunmadan çevirmə yoxdur.

Hissəciklər qutusunun içində bir addım daha var. Düstur bir molekulda və ya düstur vahidində hər növdən neçə atom və ya ion olduğunu bildirir və həmin indekslər dəqiq sayma vuruqlarıdır.

• Qramdan mola: molyar kütləyə bölün (1 mol / M g ilə vurun).
• Moldan qrama: molyar kütləyə vurun.
• Moldan hissəciklərə: hər mola 6.022 × 10²³ ilə vurun.
• Hissəciklərdən mola: hər mola düşən 6.022 × 10²³-ə bölün.
• Molekullardan və ya düstur vahidlərindən atomlara və ya ionlara: həmin atomun və ya ionun indeksinə vurun.

Həll olunmuş nümunə: kofeinin miliqramından azot atomlarına

Kofein, C₈H₁₀N₄O₂, nümunəsinin kütləsi 95.0 mg-dır. Onun tərkibində neçə kofein molekulu və neçə azot atomu var?

1-ci addım, molyar kütlə: 8(12.01) + 10(1.01) + 4(14.01) + 2(16.00) = 96.08 + 10.10 + 56.04 + 32.00 = 194.22 g/mol. 2-ci addım, kütləni qrama, sonra mola çevirin: 95.0 mg × (10⁻³ g / 1 mg) = 0.0950 g və 0.0950 g × (1 mol / 194.22 g) = 4.8914 × 10⁻⁴ mol. Əlavə rəqəmləri hələlik saxlayın.

3-cü addım, moldan molekullara: 4.8914 × 10⁻⁴ mol × 6.022 × 10²³ molekul/mol = 2.9456 × 10²⁰, 2.95 × 10²⁰ molekul kimi göstərilir. 4-cü addım, hər molekulda dörd azot atomu var, bu dəqiq saydır: 2.9456 × 10²⁰ × 4 = 1.18 × 10²¹ azot atomu. 95.0 mg kütlənin üç əhəmiyyətli rəqəmi var, buna görə hər iki cavabın da üç əhəmiyyətli rəqəmi var.

Ölçünü yoxlayın: yüzdə bir qram, molyar kütləsi təxminən 200 g/mol olan maddənin molunun kiçik hissəsidir, buna görə maddə miqdarı təxminən 0.1 ÷ 200 = 5 × 10⁻⁴ mol olmalıdır, molekulların sayı isə 10²³-dən xeyli az olmalıdır. Hər iki yoxlama uğurludur.

Həll olunmuş nümunə: düstur vahidlərinin sayından geriyə qrama

Alüminium sulfat nümunəsi 3.15 × 10²² düstur vahidi ehtiva edir. Onun kütləsi nə qədərdir və tərkibində neçə sulfat ionu və oksigen atomu var?

1-ci addım, hissəciklərdən mola: 3.15 × 10²² ÷ 6.022 × 10²³ mol⁻¹ = 0.052308 mol. 2-ci addım, əvvəl tapılmış molyar kütlədən istifadə etməklə moldan qrama: 0.052308 mol × 342.14 g/mol = 17.897 g, 17.9 g kimi göstərilir.

3-cü addım, düsturdan sayma vasitəsi kimi istifadə edin. Al₂(SO₄)₃ hər düstur vahidində üç sulfat ionu, SO₄²⁻, var, buna görə nümunədə 3 × 3.15 × 10²² = 9.45 × 10²² sulfat ionu var. Hər düstur vahidində 12 oksigen atomu var, buna görə nümunədə 12 × 3.15 × 10²² = 3.78 × 10²³ oksigen atomu var, bu da oksigen atomlarının yarım molundan bir qədər çoxdur. İon birləşmələr molekullardan deyil, düstur vahidlərindən ibarətdir, lakin sayma məntiqi eynidir.

Struktur vahidini itirməkdən yaranan mol səhvləri

Mol səhvlərinin çoxu hesab səhvi deyil. Onlar nəyin sayıldığını unutmaqdan və ya vuruğu yanlış istiqamətdə tətbiq etməkdən yaranır. Hesablamadan əvvəl sürətli təxmin onların çoxunu tutur.

Hər kəmiyyəti həm vahidi, həm də struktur vahidi ilə yazın, məsələn, 0.0523 mol Al₂(SO₄)₃ və ya 9.45 × 10²² SO₄²⁻ ionu, və hər addımın qram, mol və hissəciklər xəritəsində hansı oxa uyğun olduğunu adlandırın. Heç bir oxa uyğun gəlməyən addım adətən səhvdir.

• Atomlarla molekulları qarışdırmaq: 1.0 mol O₂-nin kütləsi 16.00 g deyil, 32.00 g-dır və 2.0 mol O atomu ehtiva edir.
• Mötərizədən kənardakı vuruğa fikir verməmək: Al₂(SO₄)₃-də hər düstur vahidinə 4 deyil, 12 oksigen atomu düşür.
• Hissəciklərdən mola çevirərkən Avoqadro sabitinə vurmaq: adi laboratoriya nümunəsi üçün molla maddə miqdarı 10²³ və ya ondan çox yaxın deyil, mülayim ədəd olmalıdır.
• Atom kütləsi əvəzinə kütlə ədədindən istifadə etmək: xlor 35 və ya 37 deyil, 35.45 g/mol-dur.
• Molu atlamaq: qramı birbaşa hissəciklərə və ya başqa maddənin qramına çevirmək olmaz.
• Molyar kütləni və ya aralıq miqdarları çox tez yuvarlaqlaşdırmaq, bu sonuncu göstərilən rəqəmi dəyişə bilər.