Pierwszą rzeczą, jaką należy sobie uświadomić, jest to, że „kret” nie jest jednostką masy. To po prostu ilość - liczba - na przykład tuzin, brutto lub wynik. Tak jak tuzin jaj to 12 jaj, tak mol glukozy to 6,02 $ \ times 10 ^ {23} $ cząsteczek glukozy, a mol atomów węgla to 6,02 $ \ times 10 ^ {23} $ atomów węgla. „Mole” są kojarzone tylko z masą, ponieważ poszczególne obiekty mają masę, a zatem kret obiektów również ma określoną masę.

Dlaczego więc 6,02 $ \ razy 10 ^ {23} $? Co jest takiego specjalnego w numerze Avogadro? Cóż, nic, naprawdę, to po prostu ładnie działa obliczenia. Liczbę Avogadro definiuje się jako liczbę atomów $ \ ce {^ {12} C} $ o masie 12 g. Więc jest to właściwie stosunek: ile razy większy jest gram niż atomowa jednostka masy? Jeśli masz jeden atom $ \ ce {^ {12} C} $, waży on 12 amu. Jeśli masz ich 6,02 $ \ razy 10 ^ {23} $, ważą one 12 g. Jeśli masz jedną cząsteczkę glukozy, waży ona 180 amu (lub mniej więcej). Jeśli masz ich 6,02 $ \ times 10 ^ {23} $, ważą one 180 g (lub mniej więcej). - To tak, jakby jedno jajko ważyło średnio 60 g, to kilkanaście z nich ważyło średnio 720 g, a jeśli jedna filiżanka mąki waży średnio 120 g, to kilkanaście filiżanek mąki waży 1440 g (średnio). Jedyna różnica polega na tym, że tuzin jest definiowany w przód („tuzin to dwanaście”), podczas gdy kret definiuje się „wstecz” („tuzin to liczba 60-gramowych jaj znajdujących się w zbiorze jaj o masie 720 g”. )

Ta wygodna definicja - powiązanie wartości liczby Avogadro bezpośrednio z różnicą w skali między amu a gramem - jest tym, co prawdopodobnie cię rzuca. Mole nie są jednostkami masy, ale definicja jest ściśle związana z jednostkami masy. Równoważność liczb w skali atomowej (amu) i w skali makroskopowej (gramy) może również spowodować, że chemicy będą szybko i luźno posługiwać się terminologią, szybko pracując w tę iz powrotem w skali atomowej do makroskopowej, bez koniecznie jasnego rozróżnienia między nimi .

Być może pomoże analogia sprzętowa. Załóżmy, że zajmujesz się łączeniem elementów za pomocą nakrętek, śrub i podkładek. Dla argumentacji załóżmy, że za każdym razem, gdy coś łączysz, potrzebujesz jednej śruby, dwóch podkładek i jednej nakrętki. Aha, i będziesz łączyć ze sobą dużo rzeczy.

Będziesz więc potrzebować dużo nakrętek, śrub i podkładek, ale to ok, sklep z narzędziami sprzedaje je za funty.

Śruby mają masę 20 karatów, nakrętki mają 5 karatów, a podkładki 2 karaty. Co to jest karat? Nie ma to znaczenia, ponieważ nie wiesz, do ilu rzeczy się przyłączysz - po prostu „dużo”.

Więc idziesz do sklepu z narzędziami i kupujesz 20 funtów śrub , 5 funtów nakrętek i 4 funty podkładek.

Nie masz pojęcia, ile masz nakrętek, śrub i podkładek, ale wiesz, że masz taką samą liczbę nakrętek, jak śrub i masz dwa razy więcej podkładek. Dopóki przeliczasz masę przedmiotu w karatach na wagę kupowaną w funtach, zawsze możesz upewnić się, że otrzymujesz przedmioty w żądanych proporcjach.

Trochę dalej, okaże się, że że funt ma 6000 karatów. Oznacza to, że 20 funtów śrub to w rzeczywistości 6000 śrub, 5 funtów nakrętek to także 6000 nakrętek, a 4 funty podkładek to 12 000 podkładek.

Więc w tej analogii dużo silny> (inaczej „kret”) przedmiotów to 6000 lub 6 x 10 ³

Jeśli przeprowadzasz się do kraju z systemem metrycznym, a ich sklepy z narzędziami sprzedają te same śruby , orzechy i podkładki, ale według kilograma (herezja!), czy jesteś w najmniejszym stopniu podzielony? Nie. Kupujesz 20 kg śrub, 5 kg nakrętek i 4 kg podkładek. Teraz masz 2,2 x 6000 partii łączonych cholewek. Więc nadal jesteś w biznesie.

Pomysł z atomami jest w zasadzie taki sam, kiedy zamieniasz masę w amu (lub dalton, jak uważam teraz preferowany) na gramy, wtedy molem jest N _A lub liczba Avogadro 6.02 x 10 ²³ .

Precyzyjna definicja tego, czym dokładnie jest amu (Da), to świetny punkt, ważny, ale styczny do pojęcia kreta, którym jest to, co robisz. ponownie zmagam się z. Co ciekawe i równie stycznie, liczba Avogadro może posłużyć do ponownego zdefiniowania kilograma: https://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y

Atomy łączą się cząstka po cząstce. To znaczy według liczby cząstek.

Operacje laboratoryjne i przemysłowe polegają na pomiarze mas.

Kret jest pomostem między nimi. Pozwala nam „odliczyć” określoną liczbę atomów poprzez masowanie substancji.

Po pierwsze, jest to definicja. W praktyce pozwala nam to mieć wygodną jednostkę do wyrażenia stężeń jako $ \ pu {mol dm ^ {- 3}} $ bez konieczności używania wielkich liczb. Co ważniejsze, pozwala nam wiedzieć, ile cząsteczek atomów itp. Znajduje się w danej masie substancji.

Kret definiuje się jako ilość substancji, n , która zawiera wiele obiektów (na przykład atomy, cząsteczki, jony), ponieważ są atomy w 12 gramach węgla-12. Ta liczba została ustalona eksperymentalnie i wynosi około 6,02214 ~ 10 ^ {23} $. To jest liczba Avogadro.

Jeśli próbka ma N atomów lub cząsteczek, to ilość substancji w niej zawartej wynosi $ n = N / N_A $, gdzie $ N_A $ to stała i wynosi 6,02214 ~ 10 ^ {23} \ pu {mol ^ {- 1}} $. Zatem $ \ pu {1 mol} $ zawiera 6,02214 ~ 10 ^ {23} $ atomów, cząsteczek lub jonów itp.

Wynika z tego, że

Masa jednego mola substancji równa się jego względnej masie cząsteczkowej wyrażonej w gramach,

zatem 18 g wody (dla uproszczenia przy użyciu O = 16; H = 1 zamiast dokładnych mas) lub 78 g benzenu zawiera liczbę cząsteczek Avogadro, podobnie 32 g siarki, 200 g rtęci, wszystkie mają liczbę atomów Avogadro.

Kret to liczba odrębnych obiektów, a nie wymiar służący do pomiaru jednej rzeczy . W ten sam sposób, w jaki tuzin obiektów to 12 lub punktacja obiektów to 20, tak mola obiektów to około 6,02214 $ \ razy 10 ^ {23} $.

Z technicznego punktu widzenia nie powinniśmy powiedz „1 mol glukozy”. Zamiast tego powinniśmy powiedzieć „1 mol cząsteczek glukozy ” . To samo dotyczy każdego innego obiektu: „1 mol wody” powinien być „1 molem cząsteczek wody” i tak dalej. Jeśli chcemy mówić o surowych pierwiastkach, to mówilibyśmy raczej o molu atomów tego pierwiastka, a nie o molu cząsteczek , ale zasadą jest podobnie. Zgodnie z konwencją zwykle pomijamy tę część dotyczącą „molekuł” , ale jeśli naprawdę chcemy być surowi, powinniśmy to powiedzieć.

Liczba Avogadro została wybrana tak, aby masa mola cząsteczek (tej samej rzeczy) wynosiła $ x $ gramów, gdzie $ x $ to masa cząsteczkowa tego przedmiotu . Pierwotnie została określona tak, że 1 mol wodoru (co, pamiętajmy, to tak naprawdę „1 mol wodoru atomów ”) waży 1 gram. Obecnie definiujemy to tak, że jeden mol węgla-12 (znowu „1 mol atomów ” węgla-12) waży 12 gramów, ale proporcje nadal się sprawdzają, mniej więcej. Ludzie stojący za SI pracują nad przypięciem tego do stałej matematycznej.

Ponieważ opieram się na moim podręczniku chemii, więc przekażę Ci wiedzę o jednym molu, który zdobyłem dzięki temu.

Kret po prostu wskaż ilość substancji, jest to jednostka miary SI ilość substancji. Trzy definicje można podać molowi;

1. Mol definiuje się jako ilość substancji, której masa jest równa masie gramatomowej, jeśli substancja jest atomowa lub gramowa masa cząsteczkowa, jeśli substancja jest molekularna.

Na przykład $ H_2O $ ma masę cząsteczkową 18 $, więc jego gramocząsteczkowa masa wynosi 18 $. Można więc powiedzieć, że 18 $ gram z $ H_2O $ jest równoważne 1 $ molowi $ H_2O $.

2) Kret definiuje się jako ilość substancji, która zawiera liczbę Avogadro $ ( 6,022140857 × 10 ^ {23}) $ liczba atomów, jeśli substancja jest atomowa lub liczba cząsteczek Avogadro, jeśli substancja jest molekularna.

Na przykład 6,022140857 × 10 ^ {23} $ cząsteczki $ H_2O $ utworzą 1 $ mol z $ H_2O $.

3. W przypadku gazów, mol jest definiowany jako ilość gazu o objętości 22,4 $ litra przy STP (101,3 kPa $ i 273,15 tyś. $).

Na przykład przy STP 22,4 $ litry gazu CO_2 $ będzie równe 1 $ mol z CO_2 $.

Kret jest miarą liczby . Koncepcja „kreta” pomaga nam zważyć lub policzyć określoną liczbę atomów (z wyłączeniem błędów drobnych) za pomocą makroskopowej wagi. Jeśli wiem, że to glukoza i weź 180 gramów (ponieważ C6 H12 O6 ma masę cząsteczkową 180); próbka zawiera 1 mola lub liczby avogadro (N.A) lub 6,023 * 10 ^ 23 cząsteczek glukozy. Podobnie 18 gramów H2O musi zawierać 1 mol lub 6,023 * (10 ^ 23) cząsteczek wody.

Ale jak?

Zacznijmy od kilku makroskopowych obiektów .

Jeśli weźmiemy jedną ciężarówkę pełną cegieł i drugą ciężarówkę pełną wiórów; druga ciężarówka zawierałaby wielokrotnie więcej wiórów cegieł niż cegieł w pierwszej. Proste.

Ale gdybyśmy wzięli 1 cegłę dla ciężarówki (całkowita masa cegieł bardzo ciężka); i 1 wiadro z kawałkami cegieł (całkowita masa zrębków jest znacznie lżejsza niż cegieł pełnych ciężarówek) ... wtedy? Być może oba będą zawierać taką samą (przynajmniej prawie) liczbę cząstek.

Tj. jeśli weźmiemy ciężkie przedmioty w dużych ilościach, a lekkie przedmioty w mniejszych ilościach; liczba obiektów w obu przypadkach byłaby taka sama.

W kategoriach ilościowych:

  Powiedz każdy chip = 1 gram. 1 cegła = 1000 gramów. 

Jeśli weźmiemy 1234 * 1 gramowe wióry cegieł i 1234 * 1000 gramów cegieł; w obu przypadkach otrzymamy taką samą liczbę cząstek jednostkowych.

  Lub jeśli weźmiemy X * 1 gramowe wióry cegieł w jednym miejscu i X * 1000 gramów cegieł w innym miejscu; w obu przypadkach otrzymalibyśmy tę samą liczbę.  

Skala molekularna

1 atom wodoru (H) waży 1 rano. 1 cząsteczka glukozy (C6 H12 O6) waży 180 rano. 1 cząsteczka H20 waży 180 rano

  Teraz 1 gram = 6,023 * (10 ^ 23) Dalton lub N.A. (*)  

Więc tak jak nasz wyżej wspomniany przykład z cegły;

1 gram atomu wodoru (H) (lub NA amu H) lub 180 gramów glukozy (tj. NA * 180 amu glukozy) lub 18 gramów wody (NA * 18 amu wody) zawierałby taką samą liczbę cząstek ( Co jest tutaj 6,023 * (10 ^ 23) sztuk lub sztuk NA ze względu na związek między gramem a amu). W ten sposób 1 mol dowolnej substancji zawierałby liczbę cząsteczek NA

Liczba Avogadro (N.A.) w tym przykładzie działająca tak samo, jak X w poprzednim przykładzie z cegieł.

Oto uproszczony diagram porównujący przykład z życia wzięty z przykładem chemicznym.

Zaleta

Dostaliśmy

1 C6 H12 O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O

Liczby po lewej stronie wzoru związku lub współczynnik stechiometryczny; jest najmniejszą możliwą liczbą cząsteczek potrzebnych do zakończenia reakcji.

podano nam pewną ilość glukozy i zapytano nas o ilość CO2 wydzielonego po całkowitym spaleniu w O2?

Możemy to obliczyć na świeżo z przed południem. Większe obliczenia.

Ale koncepcja mola bardzo pomaga, ponieważ możemy określić ilości reagentów i produktów bezpośrednio w gramach, na podstawie wzoru cząsteczkowego i współczynników stechiometrycznych, bez użycia jakiejkolwiek konwersji jednostek między gramem a amu

Gdybyśmy mogli pomnożyć całą reakcję

(180 amu + 6 * 32 amu = 6 * 44 amu + 6 * 18 amu dla odpowiedniego związku)

z NA (można uruchomić numery NA takich reakcji naraz)

i. mi.

180 amu * NA + 6 * 32 amu * NA = 6 * 44 amu * NA + 6 * 18 amu * NA (odpowiedni związek)

lub

1 mol glukozy + 6 moli O2 = 6 moli CO2 + 6 moli H2O.

lub

180 gram + 6 * 32 gram = 6 * 44 gramów + 6 * 18 gramów (odpowiedni związek).

gdy poznaliśmy fakt, zamiast molekuły moglibyśmy użyć mola; i moglibyśmy łatwo napisać reakcję na mole równoległe reakcje. Następnie przeliczamy mole na gram za pomocą wzoru chemicznego, możemy łatwo określić wymaganą lub uzyskaną ilość określonego reagenta lub produktu. Dla określonej wartości 1 reagenta lub produktu

na przykład 2 H2 + O2 = 2 H2O. Z tej reakcji łatwo wywnioskować, że 2 mole H i 1 mol O2 tworzy 2 mole H2O; lub 2 * 2 g H2 i 32 g O2 daje 2 * 18 g H20. Teraz, używając metody jednostkowej, mogliśmy znaleźć żądaną ilość reagenta lub produktu z określonej ilości reagenta lub produktu.

odniesienia:

1. (* ): http://chemistry.bd.psu.edu/jircitano/mole.html

2. Wynik konwersji jednostek Google

3. Stała Avogadro w wikipedii

4. Jednostka masy atomowej w Wikipedii

5. Kret (jednostka) w Wikipedii

6. Masa atomowa w wikipedia

7. Masa cząsteczkowa w wikipedii

8. Masa cząsteczkowa w Wikipedia

9. Czego nas uczono na lekcjach podstawowych chemii