Mol- biri en önemli kavramlar kimyada bu, atomların ve moleküllerin mikro dünyasından gram ve kilogramın sıradan makro dünyasına geçiş için bir tür bağlantıdır.

Kimyada sıklıkla saymak zorundayız büyük miktarlar atomlar ve moleküller. Hızlı ve verimli hesaplama için tartım yöntemini kullanmak gelenekseldir. Ama ağırlığını bilmen gerekiyor bireysel atomlar ve moleküller. Moleküler kütleyi bulmak için bileşikte bulunan tüm atomların kütlesini toplamanız gerekir.

Bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşan bir su molekülü H2O'yu ele alalım. İtibaren periyodik tablo Mendeleev'den bir hidrojen atomunun 1,0079 amu ağırlığında olduğunu öğreniyoruz. ; bir oksijen atomu - 15.999 amu. Şimdi suyun moleküler kütlesini hesaplamak için su molekülünün bileşenlerinin atomik kütlelerini toplamamız gerekiyor:

H20 = 2 1,0079 + 1 15,999 = 18,015 amu

Örneğin amonyum sülfat için moleküler ağırlıkşuna eşit olacaktır:

Al2 (S04)3 = 2 26,982 + 3 32,066 + 12 15,999 = 315,168 amu.

Tekrar dönelim günlük yaşamçift, on, düzine, yüz gibi kavramları kullanmaya alışkın olduğumuz. Bunların hepsi benzersiz ölçü birimleridir. belirli nesneler: bir çift ayakkabı, bir düzine yumurta, yüz ataç. Kimyada benzer bir ölçü birimi MOL.

Modern bilim sayıyı yüksek doğrulukla belirledi yapısal birimler 1 mol maddenin içerdiği moleküller, atomlar, iyonlar...) 6,022 10 23 - Avogadro sabiti, veya Avogadro sayısı.

İskeleyle ilgili yukarıdakilerin tümü mikrokozmosu ifade eder. Şimdi köstebek kavramını günlük makrokozmosla ilişkilendirmemiz gerekiyor.

Bütün incelik, 12 gram karbon izotopu 12C'nin 6.022·1023 karbon atomu veya tam olarak 1 mol içermesidir. Böylece, herhangi bir başka element için bir mol, eşit gram sayısıyla ifade edilir. atom kütlesi eleman. İçin kimyasal bileşikler Bir mol, bir bileşiğin moleküler ağırlığına eşit sayıda gram cinsinden ifade edilir.

Biraz önce suyun moleküler ağırlığının 18.015 amu olduğunu öğrendik. Köstebek hakkında edinilen bilgileri dikkate alarak 1 mol suyun kütlesi = 18.015 g diyebiliriz (çünkü bir bileşiğin molü, molekül ağırlığına eşit olan gram sayısıdır). Yani 18.015 g suyun 6.022 10 23 molekül H 2 O içerdiğini veya 1 mol su = 1 mol oksijen + 2 mol hidrojen olduğunu söyleyebiliriz.

Yukarıdaki örnekte, mikrokozmos ile makrokozmos arasındaki köstebek aracılığıyla bağlantı açıktır:

• n - madde miktarı, mol;
• N - parçacık sayısı;
• N A - Avogadro sayısı, mol -1

İşte birkaçı pratik örnekler köstebek kullanır:

Görev #1: 16,5 mol H 2 O'da kaç tane su molekülü vardır?

Çözüm: 16,5 6,022 10 23 = 9,93 10 24 molekül.

Görev #2: 100 gram H 2 O'da kaç mol vardır?

Çözüm:(100 g/1)·(1 mol/18,015 g) = 5,56 mol.

Görev #3: 5 gr karbondioksit kaç molekül içerir?

Çözüm:

1. CO 2'nin moleküler ağırlığını belirleyin: CO 2 = 1 12,011 + 2 15,999 = 44,01 g/mol
2. Molekül sayısını bulun: (5g/1)·(1mol/44,01g)·(6,022·10 23 /1mol) = 6,84·10 22 CO 2 molekülü

Atomik kütle birimi. Avogadro sayısı

Madde moleküllerden oluşur. Molekül derken şunu kastedeceğiz: en küçük parçacık bu maddenin korunması kimyasal özellikler bu maddeden.

Okuyucu: Moleküllerin kütlesi hangi birimlerle ölçülür?

Yazar: Bir molekülün kütlesi herhangi bir kütle birimiyle, örneğin tonla ölçülebilir, ancak moleküllerin kütleleri çok küçük olduğundan: ~10–23 g, bu durumda kolaylık sağlamak içinözel bir birim tanıttı - atomik kütle birimi(a.e.m.).

Atomik kütle birimi6 C 12 karbon atomunun kütlesine eşit olan değere denir.

6C12 notasyonu şu anlama gelir: kütlesi 12 amu olan bir karbon atomu. ve nükleer yük – 6 temel masraflar. Benzer şekilde 92 U 235 de 235 amu kütleye sahip bir uranyum atomudur. ve çekirdeğin yükü 92 temel yüktür, 8 O 16, 16 amu kütleli bir oksijen atomudur ve çekirdeğin yükü 8 temel yüktür, vb.

Okuyucu: Atomik kütle birimi olarak neden seçildi? (Olumsuz veya ) bir atomun kütlesinin bir parçası ve özellikle karbon, oksijen veya plütonyum değil mi?

Deneysel olarak 1 g » 6.02×10 23 amu olduğu tespit edilmiştir.

1 gramın kütlesinin 1 amu'dan kaç katı büyük olduğunu gösteren sayıya ne denir? Avogadro sayısı: N A = 6,02×10 23.

Buradan

N A × (1 amu) = 1 g (5,1)

Elektronların kütlesini ve bir proton ile bir nötronun kütleleri arasındaki farkı göz ardı edersek, Avogadro sayısının yaklaşık olarak bir kütle oluşturmak için kaç protonun (veya neredeyse aynı şey olan hidrojen atomlarının) alınması gerektiğini gösterdiğini söyleyebiliriz. 1 g (Şekil 5.1).

Mol

Molekülün kütlesi şu şekilde ifade edilir: atom birimleri kütle denir bağıl molekül ağırlığı .

Belirlenmiş Bay r(R– akrabadan – akrabaya), örneğin:

sabah 12 = sabah 235

Belirli bir maddenin bir molekülünde bulunan atomik kütle birimi sayısıyla aynı sayıda gram içeren bir madde kısmına denir. dua etmek(1 mol).

Örneğin: 1) hidrojen H2'nin bağıl moleküler ağırlığı: dolayısıyla 1 mol hidrojenin kütlesi 2 g'dır;

2) bağıl moleküler ağırlık karbondioksit CO2:

sabah 12 + 2 × 16 sabah = 44 saat

dolayısıyla 1 mol C02'nin kütlesi 44 g'dır.

İfade. Herhangi bir maddenin bir molü aynı sayıda molekül içerir: N A = 6,02×10 23 adet.

Kanıt. Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi olsun Bay r(sabah) = Bay r× (1 akb). Daha sonra tanıma göre, belirli bir maddenin 1 molünün kütlesi vardır. Bay r(g) = Bay r×(1 gr). İzin vermek N bir moldeki molekül sayısıdır, o zaman

N×(bir molekülün kütlesi) = (bir molün kütlesi),

Mol, SI temel ölçüm birimidir.

Yorum. Bir mol farklı şekilde tanımlanabilir: 1 mol N Bu maddenin A = = 6,02×10 23 molekülü. O zaman 1 molün kütlesinin eşit olduğunu anlamak kolaydır. Bay r(G). Aslında bir molekülün kütlesi vardır Bay r(a.u.m.), yani

(bir molekülün kütlesi) = Bay r× (1 amu),

(bir molün kütlesi) = N A ×(bir molekülün kütlesi) =

= N bir × Bay r× (1 akb) = .

1 molün kütlesine denir molar kütle bu maddeden.

Okuyucu: Kütleyi alırsanız T bazı maddeler molar kütle hangisi m'ye eşitse kaç mol olur?

Hatırlayalım:

Okuyucu: m hangi SI birimlerinde ölçülmeli?

, [m] = kg/mol.

Örneğin hidrojenin molar kütlesi

Bir maddenin mol cinsinden miktarını ve Avogadro sayısını bildiğimizde, bu maddede kaç molekül bulunduğunu hesaplamak çok kolaydır. Avogadro sayısını madde miktarıyla çarpmanız yeterlidir.

N=N A *ν

Ve eğer kliniğe örneğin kan şekeri testi yaptırmak için gelirseniz, Avogadro sayısını bilerek kanınızdaki şeker moleküllerinin sayısını kolaylıkla sayabilirsiniz. Örneğin analiz 5 mol gösterdi. Bu sonucu Avogadro sayısıyla çarpalım ve 3.010.000.000.000.000.000.000.000 adet elde edelim. Bu şekle bakıldığında, molekülleri neden parça parça ölçmeyi bırakıp mol cinsinden ölçmeye başladıkları anlaşılıyor.

Molar kütle (M).

Bir maddenin miktarı bilinmiyorsa, maddenin kütlesinin molar kütlesine bölünmesiyle bulunabilir.

N=N A * m / M .

Burada ortaya çıkabilecek tek soru şudur: "molar kütle nedir?" Hayır, sanıldığı gibi bu bir ressam kitlesi değil!!! Molar kütle bir maddenin bir molünün kütlesidir. Bir mol N A parçacıkları içeriyorsa, burada her şey basittir. (onlar. sayıya eşit Avogadro) daha sonra böyle bir parçacığın kütlesini çarpıyoruz m 0 Avogadro sayısıyla molar kütleyi elde ederiz.

M=m 0 *YOK .

Molar kütle bir maddenin bir molünün kütlesidir.

Ve biliniyorsa iyidir, ama ya değilse? Bir molekül m 0'ın kütlesini hesaplamamız gerekecek. Ancak bu da bir sorun değil. Sadece bunu bilmen gerekiyor kimyasal formül ve periyodik tabloyu elinizin altında bulundurun.

Bağıl molekül ağırlığı (Bay).

Bir maddedeki molekül sayısı çok büyükse, m0 molekülünün kütlesi tam tersine çok küçüktür. Bu nedenle, hesaplamaların kolaylığı için, şunu tanıttık: bağıl moleküler kütle (M r). Bu, bir maddenin bir molekülünün veya atomunun kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır. Ancak bu sizi korkutmasın, atomlar için periyodik tabloda belirtilir, moleküller için ise molekülün içerdiği tüm atomların bağıl moleküler kütlelerinin toplamı olarak hesaplanır. Bağıl molekül ağırlığı şu şekilde ölçülür: atomik kütle birimleri (a.u.m), kilogram cinsinden 1 amu = 1,67 · 10 -27 kg. Bunu bilerek, bağıl molekül kütlesini 1,67 10 -27 ile çarparak bir molekülün kütlesini kolaylıkla belirleyebiliriz.

m 0 = M r *1,67*10 -27 .

Bağıl molekül ağırlığı- bir maddenin bir molekülünün veya atomunun kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranı.

Molar ve moleküler kütle arasındaki ilişki.

Molar kütleyi bulma formülünü hatırlayalım:

M=m 0 *YOK .

Çünkü m 0 = M r * 1,67 10 -27, molar kütleyi şu şekilde ifade edebiliriz:

M=M R *Yok *1,67 10 -27 .

Şimdi Avogadro sayısını NA 1,67 10 -27 ile çarparsak 10 -3 elde ederiz, yani bir maddenin molar kütlesini bulmak için moleküler kütlesini 10 -3 ile çarpmak yeterlidir.

M=M R *10 -3

Ancak tüm bunları molekül sayısını hesaplayarak yapmak için acele etmeyin. Bir m maddesinin kütlesini biliyorsak, bunu m 0 molekülünün kütlesine bölerek bu maddedeki molekül sayısını elde ederiz.

N=m / m 0

Elbette molekülleri saymak nankör bir iş; hem küçükler hem de sürekli hareket halindeler. Kaybolmanız durumunda tekrar saymanız gerekecek. Ama orduda olduğu gibi bilimde de "zorunluluk" diye bir kelime var ve bu nedenle atomlar, moleküller bile sayılıyor...

Kimya okumaya başlayan her okul çocuğu “köstebek” kavramıyla karşılaşır. Daha fazlası ile karmaşık kavramlar Bir molün ne olduğunu bilmeden solventin konsantrasyonu, molaritesi gibi parametrelerin anlaşılması zordur. Molün kimyadaki en önemli kavramlardan biri olduğu sonucuna varabiliriz. Mol sayısını belirlemeden birçok problem çözülemez.

Tanım

Peki kimyada mol nedir? Açıklaması oldukça basit: Bu, SI birimlerinden biri olan, madde miktarının ifade edildiği bir birimdir. Kimyada molün tanımı şu şekilde formüle edilebilir: 1 mol, 12 g karbon-12'nin içerdiği yapısal parçacıklara eşdeğerdir.

Bu izotopun 12 gramının Avogadro sabitine sayısal olarak eşit sayıda atom içerdiği bulunmuştur.

Kavramın kökeni

Kimyada köstebeğin ne olduğunu tanımlar yardımıyla biraz anladıktan sonra bu kavramın tarihine dönelim. Yaygın olarak inanıldığı gibi, "köstebek" terimi, Alman kimyager Wilhelm Oswald tarafından tanıtıldı. Nobel Ödülü 1909'da. "Köstebek" kelimesi açıkça "molekül" kelimesinden gelmektedir.

İlginç bir gerçek şu ki, Avogadro'nun aynı koşullar altında aynı hacimdeki farklı gazların aynı miktarda madde içerdiği hipotezi Oswald'dan çok önce ortaya atılmış ve sabitin kendisi de Avogadro tarafından 1940'larda hesaplanmıştı. XIX'in başı yüzyıl. Yani, "mol" kavramı mevcut olmasa da, madde miktarı fikri zaten mevcuttu.

Temel formüller

Sorunun verilerine bağlı olarak madde miktarı farklı şekilde bulunur. Bu miktarın kütlenin molar kütleye oranı olarak ifade edildiği en yaygın formül budur:

Bir maddenin miktarının ilave bir miktar olduğunu söylemeye değer. Yani bir karışım için bu miktarın değerini hesaplamak için önce her bir elementin madde miktarını belirleyip toplamanız gerekir.

Parçacık sayısı biliniyorsa başka bir formül uygulanır:

Sorun, işlemin şu anda gerçekleştiğini belirtiyorsa normal koşullar, kullanabilirsin aşağıdaki kural: Normal koşullar altında herhangi bir gaz, 22,4 litrelik değişmez bir hacim kaplar. Daha sonra aşağıdaki ifadeyi kullanabilirsiniz:

Madde miktarı Clapeyron denklemiyle ifade edilir:

Kimyada köstebeğin ne olduğu bilgisi ve temel formüller Bir maddenin mol sayısının belirlenmesi birçok problemin çok daha hızlı çözülmesini mümkün kılar. Bir maddenin miktarı biliniyorsa kütlesi, hacmi, yoğunluğu ve diğer parametreleri bulunabilir.

Uluslararası Birim Sisteminin (SI) temel birimlerinden biri Bir maddenin miktar birimi moldür.

Mol – bu, belirli bir maddenin (moleküller, atomlar, iyonlar vb.) 0,012 kg (12 g) karbon izotopunda bulunan karbon atomları kadar yapısal birim içeren madde miktarıdır 12 İLE .

Karbon için mutlak atom kütlesinin değerinin eşit olduğu düşünülürse M(C) = 1,99 10  26 kg, karbon atomu sayısı hesaplanabilir N A 0,012 kg karbonda bulunur.

Herhangi bir maddenin bir molü, bu maddenin aynı sayıda parçacığını (yapısal birimler) içerir. Bir mol miktarındaki bir maddede bulunan yapısal birim sayısı 6,02 10'dur. 23 ve denir Avogadro sayısı (N A ).

Örneğin, bir mol bakır 6,02 10 23 bakır atomu (Cu) içerir ve bir mol hidrojen (H2) 6,02 10 23 hidrojen molekülü içerir.

Molar kütle(M) 1 mol miktarında alınan bir maddenin kütlesidir.

Molar kütle M harfiyle gösterilir ve [g/mol] boyutuna sahiptir. Fizikte [kg/kmol] birimini kullanırlar.

Genel olarak sayısal değer Bir maddenin molar kütlesi, sayısal olarak onun bağıl moleküler (göreceli atomik) kütlesinin değeriyle çakışır.

Örneğin suyun bağıl moleküler ağırlığı şöyledir:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 a.m.u.

Suyun molar kütlesi aynı değere sahiptir ancak g/mol cinsinden ifade edilir:

M (H20) = 18 g/mol.

Dolayısıyla, 6,02 10 23 su molekülü (sırasıyla 2 6,02 10 23 hidrojen atomu ve 6,02 10 23 oksijen atomu) içeren bir mol suyun kütlesi 18 gramdır. Madde miktarı 1 mol olan su, 2 mol hidrojen atomu ve 1 mol oksijen atomu içerir.

1.3.4. Bir maddenin kütlesi ile miktarı arasındaki ilişki

Bir maddenin kütlesini ve kimyasal formülünü ve dolayısıyla molar kütlesinin değerini bilerek, maddenin miktarını belirleyebilirsiniz ve bunun tersine, maddenin miktarını bilerek kütlesini belirleyebilirsiniz. Bu tür hesaplamalar için aşağıdaki formülleri kullanmalısınız:

burada ν madde miktarıdır, [mol]; M– maddenin kütlesi, [g] veya [kg]; M – maddenin molar kütlesi, [g/mol] veya [kg/kmol].

Örneğin, sodyum sülfatın (Na2S04) kütlesini 5 mol miktarında bulmak için şunları buluruz:

1) bağıl atom kütlelerinin yuvarlanmış değerlerinin toplamı olan Na2S04'ün bağıl moleküler kütlesinin değeri:

Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,

2) maddenin molar kütlesinin sayısal olarak eşit değeri:

M(Na2S04) = 142 gr/mol,

3) ve son olarak 5 mol sodyum sülfatın kütlesi:

m = ν M = 5 mol · 142 g/mol = 710 g.

Cevap: 710.

1.3.5. Bir maddenin hacmi ile miktarı arasındaki ilişki

Normal koşullar altında (n.s.), yani. baskı altında R , 101325 Pa'ya (760 mm Hg) eşit ve sıcaklık T, 273,15 K'ye (0 С) eşit olduğunda, bir mol farklı gaz ve buharlar aynı hacmi kaplar 22,4 l.

1 mol gaz veya buharın yer seviyesinde kapladığı hacme ne ad verilir? molar hacimgazdır ve mol başına litre boyutundadır.

V mol = 22,4 l/mol.

Miktarı bilmek gaz halindeki madde (ν ) Ve molar hacim değeri (V mol) normal koşullar altında hacmini (V) hesaplayabilirsiniz:

V = ν V mol,

burada ν madde miktarıdır [mol]; V – gaz halindeki maddenin hacmi [l]; V mol = 22,4 l/mol.

Ve tersine, hacmi bilmek ( V) normal koşullar altında gaz halindeki bir maddenin miktarı (ν) hesaplanabilir :