Mol, molyar massa va Avogadro soni

Zarrachalarni tortib sanash

Atomlarni birma-bir sanash uchun ular juda kichik, shuning uchun kimyogarlar ularni do'konda tuxumni o'nlab sanagani kabi qat'iy to'plamlarda sanaydi. Bu to'plam — moldir. SI ning 2019-yilgi qayta ko'rib chiqilishidan beri bir mol aynan 6.02214076 × 10²³ ta ko'rsatilgan zarrachani o'z ichiga oladi va Avogadro doimiysi aynan 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹ deb belgilangan. Hisob-kitoblar uchun odatda 6.022 × 10²³ mol⁻¹ yetarli.

Zarracha turi har doim ko'rsatilishi kerak. Bir mol kislorod atomi (O) va bir mol kislorod molekulasi (O₂) bir xil sondagi zarrachani o'z ichiga oladi, lekin ikkinchisida atomlar ikki barobar ko'p va massasi ikki barobar katta. Har bir miqdor yoniga formulani yozish, masalan 0.50 mol O₂, o'quvchilar mol bilan uchratadigan chalkashliklarning ko'pini oldini oladi.

Nima uchun gramm/mol formula og'irligiga mos keladi

Elementning standart atom og'irligi — izotoplari massalarining tabiiy tarqalganligi bo'yicha o'rtacha qiymati bo'lib, o'lchamsiz va uglerod-12 atomi massasining o'n ikkidan biriga nisbatan ifodalanadi. Mol dastlab shunday ta'riflanganki, moddaning bir moli grammdagi massasi uning atom yoki formula og'irligiga son jihatdan teng bo'ladi. 2019-yildagi yangi ta'rifdan beri bu mosluk ta'rif bo'yicha aniq emas, lekin hali ham taxminan milliarddan bir qism aniqlikda saqlanadi. Xlorning atom og'irligi taxminan 35.45, shuning uchun uning molyar massasi 35.45 g/mol, garchi hech bir xlor atomining massasi bunday bo'lmasa ham; haqiqiy xlor xlor-35 va xlor-37 aralashmasidir.

Ushbu qo'llanmada IUPAC standart atom og'irliklari ikki o'nli xonagacha yaxlitlangan holda ishlatiladi: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, Al 26.98 va S 32.06. Birikmaning molyar massasini topish uchun formuladagi barcha atomlarning atom og'irliklarini qo'shing, har birini o'z indeksiga va qavslar tashqarisidagi ko'paytirgichga ko'paytiring.

Alyuminiy sulfat Al₂(SO₄)₃ uchun qavslar uchta sulfat guruhini bildiradi. Demak, formula birligi 2 Al, 3 S va 12 O ni o'z ichiga oladi: 2(26.98) + 3(32.06) + 12(16.00) = 53.96 + 96.18 + 192.00 = 342.14 g/mol.

Gramm, mol va zarrachalar xaritasi

Bu mavzudagi har bir masala uchta quti orqali o'tgan yo'ldir: grammdagi massa, moldagi miqdor va zarrachalar soni. Molyar massa birinchi ikkitasini bog'laydi; Avogadro doimiysi oxirgi ikkitasini bog'laydi. Mol har doim oraliq bekat bo'ladi. Grammdan zarrachalarga molni chetlab o'tadigan bevosita o'tish yo'q.

Zarrachalar qutisi ichida yana bitta qadam bor. Formula bitta molekula yoki formula birligida har bir turdagi nechta atom yoki ion borligini aytadi va bu indekslar aniq sanash koeffitsiyentlaridir.

• Grammdan molga: molyar massaga bo'ling (1 mol / M g ga ko'paytiring).
• Moldan grammga: molyar massaga ko'paytiring.
• Moldan zarrachalarga: har bir molga 6.022 × 10²³ ga ko'paytiring.
• Zarrachalardan molga: har bir molga 6.022 × 10²³ ga bo'ling.
• Molekulalar yoki formula birliklaridan atomlar yoki ionlarga: o'sha atom yoki ionning indeksiga ko'paytiring.

Yechilgan misol: milligramm kofeindan azot atomlarigacha

Kofein C₈H₁₀N₄O₂ namunasining massasi 95.0 mg. U nechta kofein molekulasini va nechta azot atomini o'z ichiga oladi?

1-bosqich, molyar massa: 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-bosqich, massani grammga, so'ng molga o'zgartiring: 95.0 mg × (10⁻³ g / 1 mg) = 0.0950 g va 0.0950 g × (1 mol / 194.22 g) = 4.8914 × 10⁻⁴ mol. Qo'shimcha raqamlarni hozircha saqlang.

3-bosqich, moldan molekulalarga: 4.8914 × 10⁻⁴ mol × 6.022 × 10²³ molekula/mol = 2.9456 × 10²⁰, 2.95 × 10²⁰ molekula deb yoziladi. 4-bosqich, har bir molekulada to'rtta azot atomi bor, bu aniq son: 2.9456 × 10²⁰ × 4 = 1.18 × 10²¹ azot atomi. 95.0 mg massada uchta muhim raqam bor, shuning uchun ikkala javobda ham shuncha.

Kattalikni tekshiring: molyar massasi taxminan 200 g/mol bo'lgan moddaning grammning o'ndan biri molning kichik bir qismi, shuning uchun miqdor taxminan 0.1 ÷ 200 = 5 × 10⁻⁴ mol bo'lishi kerak, molekulalar soni esa 10²³ dan ancha kam bo'lishi kerak. Ikkala tekshiruv ham o'tdi.

Yechilgan misol: formula birliklari sonidan gramm massaga qaytish

Alyuminiy sulfat namunasi 3.15 × 10²² ta formula birligini o'z ichiga oladi. Uning massasi qancha va u nechta sulfat ioni hamda kislorod atomini o'z ichiga oladi?

1-bosqich, zarrachalardan molga: 3.15 × 10²² ÷ 6.022 × 10²³ mol⁻¹ = 0.052308 mol. 2-bosqich, moldan grammga, avval topilgan molyar massadan foydalanib: 0.052308 mol × 342.14 g/mol = 17.897 g, 17.9 g deb yoziladi.

3-bosqich, formuladan sanash vositasi sifatida foydalaning. Har bir Al₂(SO₄)₃ formula birligi uchta sulfat ionini, SO₄²⁻, o'z ichiga oladi, shuning uchun namunada 3 × 3.15 × 10²² = 9.45 × 10²² sulfat ioni bor. Har bir formula birligida 12 ta kislorod atomi bor, shuning uchun namunada 12 × 3.15 × 10²² = 3.78 × 10²³ kislorod atomi bor, bu yarim ko'p kislorod atomi. Ionli birikmalar molekulalardan emas, formula birliklaridan tuzilgan, lekin sanash mantig'i bir xil.

Zarracha turini yo'qotishdan kelib chiqadigan mol xatolari

Mol bilan bog'liq ko'pgina xatolar arifmetik xato emas. Ular nima sanalayotganini unutishdan yoki koeffitsiyentni noto'g'ri yo'nalishda qo'llashdan kelib chiqadi. Hisoblashdan oldin tezkor baholash ularning ko'pini aniqlaydi.

Har bir miqdorni birligi va zarracha turi bilan birga yozing, masalan 0.0523 mol Al₂(SO₄)₃ yoki 9.45 × 10²² SO₄²⁻ ioni, va har bir bosqich gramm, mol va zarrachalar xaritasidagi qaysi o'qqa mos kelishini nomlang. Hech bir o'qqa mos kelmaydigan bosqich odatda xatodir.

• Atomlar va molekulalarni aralashtirish: 1.0 mol O₂ ning massasi 32.00 g, 16.00 g emas, va u 2.0 mol O atomini o'z ichiga oladi.
• Qavslar tashqarisidagi ko'paytirgichni e'tiborsiz qoldirish: Al₂(SO₄)₃ da har bir formula birligida 12 ta kislorod atomi bor, 4 ta emas.
• Zarrachalarni molga o'zgartirishda Avogadro doimiysiga ko'paytirish: oddiy laboratoriya namunasi uchun moldagi miqdor o'rtacha son bo'lishi kerak, 10²³ ga yaqin yoki undan katta emas.
• Atom og'irligi o'rniga massa sonidan foydalanish: xlor 35.45 g/mol, 35 yoki 37 emas.
• Moldan o'tib ketish: grammni bevosita zarrachalarga yoki boshqa moddaning grammiga o'zgartirib bo'lmaydi.
• Molyar massani yoki oraliq miqdorlarni juda erta yaxlitlash, bu oxirgi yozilgan raqamni o'zgartirishi mumkin.