Մոլեր, մոլային զանգված և Ավոգադրոյի թիվ

Մասնիկների հաշվարկը՝ դրանք կշռելով

Ատոմները չափազանց փոքր են՝ մեկ-մեկ հաշվելու համար, ուստի քիմիկոսները դրանք հաշվում են ֆիքսված խմբաքանակներով, ինչպես խանութը ձվերը հաշվում է տասնյակներով։ Այդ խմբաքանակը մոլն է։ SI-ի 2019 թվականի վերանայումից հետո մեկ մոլը պարունակում է ճիշտ 6.02214076 × 10²³ նշված միավոր, իսկ Ավոգադրոյի հաստատունը սահմանվում է ճիշտ 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹։ Հաշվարկների համար սովորաբար բավարար է 6.022 × 10²³ mol⁻¹-ը։

Միավորը միշտ պետք է նշվի։ Թթվածնի ատոմների մոլը (O) և թթվածնի մոլեկուլների մոլը (O₂) պարունակում են միավորների նույն քանակը, բայց երկրորդը պարունակում է կրկնակի շատ ատոմ և ունի կրկնակի զանգված։ Յուրաքանչյուր քանակի կողքին բանաձևը գրելը, ինչպես 0.50 mol O₂-ում, կանխում է մոլերի հետ աշակերտների հանդիպող շփոթության մեծ մասը։

Ինչու է գրամ/մոլը համընկնում բանաձևային զանգվածի հետ

Տարրի ստանդարտ ատոմային զանգվածը իր իզոտոպների զանգվածների անչափ միջինն է՝ կշռված ըստ բնական տարածվածության և արտահայտված ածխածին-12 ատոմի զանգվածի մեկ տասներկուերորդի նկատմամբ։ Մոլը սկզբում սահմանվել էր այնպես, որ նյութի մեկ մոլի զանգվածը գրամներով թվային առումով հավասար լինի նրա ատոմային կամ բանաձևային զանգվածին։ 2019 թվականի վերասահմանումից հետո այդ համընկնումն այլևս ճիշտ չէ ըստ սահմանման, բայց այն դեռ պահպանվում է մոտ մեկ միլիարդերորդական ճշտությամբ։ Քլորի ատոմային զանգվածը մոտ 35.45 է, ուստի նրա մոլային զանգվածը 35.45 g/mol է, թեև ոչ մի առանձին քլորի ատոմ չունի այդ զանգվածը. իրական քլորը քլոր-35-ի և քլոր-37-ի խառնուրդ է։

Այս ուղեցույցը օգտագործում է IUPAC-ի ստանդարտ ատոմային զանգվածները՝ կլորացված երկու տասնորդականի. H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, Al 26.98 և S 32.06։ Միացության մոլային զանգվածը գտնելու համար գումարեք բանաձևի յուրաքանչյուր ատոմի ատոմային զանգվածները՝ յուրաքանչյուրը բազմապատկելով իր ինդեքսով և փակագծերից դուրս գտնվող ցանկացած բազմապատկիչով։

Ալյումինի սուլֆատի՝ Al₂(SO₄)₃-ի համար փակագծերը նշանակում են երեք սուլֆատային խումբ։ Ուստի բանաձևային միավորը պարունակում է 2 Al, 3 S և 12 O՝ 2(26.98) + 3(32.06) + 12(16.00) = 53.96 + 96.18 + 192.00 = 342.14 g/mol։

Գրամների, մոլերի և մասնիկների քարտեզը

Այս թեմայի յուրաքանչյուր խնդիր երեք տուփերի միջով անցնող ճանապարհ է՝ գրամներով զանգված, մոլերով քանակ և մասնիկների թիվ։ Մոլային զանգվածը կապում է առաջին երկուսը, Ավոգադրոյի հաստատունը՝ վերջին երկուսը։ Մոլերը միշտ միջանկյալ կանգառն են։ Գրամներից մասնիկների ուղիղ փոխարկում, որը բաց թողնի մոլը, գոյություն չունի։

Մասնիկների տուփի ներսում ևս մեկ քայլ կա։ Բանաձևը ցույց է տալիս, թե յուրաքանչյուր տեսակի քանի ատոմ կամ իոն կա մեկ մոլեկուլում կամ բանաձևային միավորում, և այդ ինդեքսները ճշգրիտ հաշվման գործակիցներ են։

• Գրամներից մոլեր՝ բաժանեք մոլային զանգվածի վրա (բազմապատկեք 1 mol / M g-ով)։
• Մոլերից գրամներ՝ բազմապատկեք մոլային զանգվածով։
• Մոլերից մասնիկներ՝ բազմապատկեք 6.022 × 10²³ մեկ մոլի համար։
• Մասնիկներից մոլեր՝ բաժանեք 6.022 × 10²³ մեկ մոլի համար։
• Մոլեկուլներից կամ բանաձևային միավորներից ատոմներ կամ իոններ՝ բազմապատկեք տվյալ ատոմի կամ իոնի ինդեքսով։

Լուծված օրինակ՝ կոֆեինի միլիգրամներից ազոտի ատոմներ

Կոֆեինի՝ C₈H₁₀N₄O₂-ի նմուշի զանգվածը 95.0 mg է։ Քանի՞ կոֆեինի մոլեկուլ և քանի՞ ազոտի ատոմ է այն պարունակում։

Քայլ 1, մոլային զանգված՝ 8(12.01) + 10(1.01) + 4(14.01) + 2(16.00) = 96.08 + 10.10 + 56.04 + 32.00 = 194.22 g/mol։ Քայլ 2, զանգվածը փոխարկեք գրամի, ապա՝ մոլի՝ 95.0 mg × (10⁻³ g / 1 mg) = 0.0950 g, և 0.0950 g × (1 mol / 194.22 g) = 4.8914 × 10⁻⁴ mol։ Առայժմ պահեք լրացուցիչ թվանշանները։

Քայլ 3, մոլերից մոլեկուլներ՝ 4.8914 × 10⁻⁴ mol × 6.022 × 10²³ մոլեկուլ/mol = 2.9456 × 10²⁰, որը նշվում է որպես 2.95 × 10²⁰ մոլեկուլ։ Քայլ 4, յուրաքանչյուր մոլեկուլ ունի չորս ազոտի ատոմ՝ ճշգրիտ քանակ. 2.9456 × 10²⁰ × 4 = 1.18 × 10²¹ ազոտի ատոմ։ 95.0 mg զանգվածն ունի երեք նշանակալի թվանշան, ուստի երկու պատասխաններն էլ ունեն երեք։

Ստուգեք մեծությունը՝ գրամի մեկ տասներորդը մոտ 200 g/mol մոլային զանգվածով նյութի մեկ մոլի փոքր մասն է, ուստի քանակը պետք է լինի մոտավորապես 0.1 ÷ 200 = 5 × 10⁻⁴ mol, իսկ մոլեկուլների թիվը պետք է լինի 10²³-ից շատ ցածր։ Երկու ստուգումն էլ անցնում են։

Լուծված օրինակ՝ բանաձևային միավորների թվից հետ գրամներ

Ալյումինի սուլֆատի նմուշը պարունակում է 3.15 × 10²² բանաձևային միավոր։ Որքա՞ն է դրա զանգվածը և քանի՞ սուլֆատ իոն ու թթվածնի ատոմ է այն պարունակում։

Քայլ 1, մասնիկներից մոլեր՝ 3.15 × 10²² ÷ 6.022 × 10²³ mol⁻¹ = 0.052308 mol։ Քայլ 2, մոլերից գրամներ՝ օգտագործելով վերը գտնված մոլային զանգվածը՝ 0.052308 mol × 342.14 g/mol = 17.897 g, որը նշվում է որպես 17.9 g։

Քայլ 3, բանաձևն օգտագործեք որպես հաշվման գործիք։ Al₂(SO₄)₃ յուրաքանչյուր բանաձևային միավոր պարունակում է երեք սուլֆատ իոն՝ SO₄²⁻, ուստի նմուշում կա 3 × 3.15 × 10²² = 9.45 × 10²² սուլֆատ իոն։ Յուրաքանչյուր բանաձևային միավոր ունի 12 թթվածնի ատոմ, ուստի նմուշում կա 12 × 3.15 × 10²² = 3.78 × 10²³ թթվածնի ատոմ, որը թթվածնի ատոմների կես մոլից մի փոքր ավելի է։ Իոնային միացությունները կազմված են բանաձևային միավորներից, այլ ոչ թե մոլեկուլներից, բայց հաշվարկի տրամաբանությունը նույնն է։

Մոլերի հետ կապված սխալներ, որոնք առաջանում են միավորը կորցնելուց

Մոլերի հետ կապված շատ սխալներ թվաբանական չեն։ Դրանք առաջանում են նրանից, որ մոռացվում է՝ ինչ է հաշվվում, կամ գործակիցը կիրառվում է սխալ ուղղությամբ։ Հաշվարկից առաջ արագ գնահատումը բռնում է դրանց մեծ մասը։

Յուրաքանչյուր մեծություն գրեք թե՛ միավորով, թե՛ միավորի տեսակով, ինչպես 0.0523 mol Al₂(SO₄)₃ կամ 9.45 × 10²² SO₄²⁻ իոն, և նշեք, թե գրամների, մոլերի և մասնիկների քարտեզի որ սլաքն է հետևում յուրաքանչյուր քայլը։ Ոչ մի սլաքին չհամապատասխանող քայլը սովորաբար սխալն է։

• Ատոմների և մոլեկուլների շփոթումը՝ 1.0 mol O₂-ի զանգվածը 32.00 g է, ոչ թե 16.00 g, և այն պարունակում է 2.0 mol O ատոմ։
• Փակագծերից դուրս գտնվող բազմապատկիչի անտեսումը՝ Al₂(SO₄)₃-ում մեկ բանաձևային միավորի համար կա 12 թթվածնի ատոմ, ոչ թե 4։
• Ավոգադրոյի հաստատունով բազմապատկումը մասնիկները մոլի փոխարկելիս՝ սովորական լաբորատոր նմուշի քանակը մոլերով պետք է լինի չափավոր թիվ, այլ ոչ թե 10²³-ին մոտ կամ դրանից մեծ մի բան։
• Զանգվածային թվի օգտագործումը ատոմային զանգվածի փոխարեն՝ քլորը 35.45 g/mol է, ոչ թե 35 կամ 37։
• Մոլը բաց թողնելը՝ գրամները չեն կարող ուղղակիորեն փոխարկվել մասնիկների կամ այլ նյութի գրամների։
• Մոլային զանգվածի կամ միջանկյալ քանակների չափազանց վաղ կլորացումը, որը կարող է փոխել վերջին նշված թվանշանը։