Τι είναι το γραμμομόριο;
Τα άτομα και τα μόρια αντιδρούν ένα προς ένα, αλλά κανείς δεν μπορεί να τα μετρήσει ένα προς ένα. Το γραμμομόριο είναι η μονάδα καταμέτρησης της χημείας — ένας δωδεκάδας, κλιμακωμένος σε 6,022×1023 πράγματα (αριθμός Avogadro, NA), ορισμένος ακριβώς από την αναθεώρηση SI του 2019. Το κόλπο του: ένα άτομο άνθρακα ζυγίζει 12,011 ατομικές μονάδες μάζας, και ένα γραμμομόριο ατόμων άνθρακα ζυγίζει 12,011 γραμμάρια — τα ίδια ψηφία, με αλλαγμένες μονάδες. Έτσι η μοριακή μάζα (g/mol) μετατρέπει ακαριαία τη μάζα στη ζυγαριά σε πλήθος των σωματιδίων που αντιδρούν, και αυτή είναι όλη η δουλειά της στοιχειομετρίας.
Ο κανόνας που πρέπει να θυμάται κανείς: ένα γραμμομόριο μετρά σωματίδια, όχι μάζα. Ένα γραμμομόριο κάθε ουσίας περιέχει τον ίδιο αριθμό μορίων — αλλά τα βάρη τους διαφέρουν όσο και οι ίδιες οι ουσίες.
Ο περιοδικός πίνακας είναι κατάλογος μαζών
Το κελί κάθε στοιχείου στον περιοδικό πίνακα φέρει τη μέση ατομική του μάζα· αθροίζοντάς τες ανά τύπο παίρνουμε τη μοριακή μάζα. Το δείγμα, Ca3(PO4)2 (φωσφορικό ασβέστιο), αναλύεται σε 3 Ca + 2 P + 8 O = 3(40,078) + 2(30,974) + 8(15,999) = 310,174 g/mol, και το πάνελ αναλύει τη συνεισφορά σε γραμμάρια κάθε στοιχείου δίπλα. Οι παρενθέσεις πολλαπλασιάζουν ό,τι περιέχουν, και η τελεία στο CuSO4·5H2O στοιβάζει πέντε νερά κρυστάλλωσης από πάνω — και τα δύο χειρίζεται ο ίδιος αναλυτής. Η καταμέτρηση των νερών έχει σημασία: το CuSO4·5H2O είναι ≈ 249,7 g/mol, όχι ≈ 159,6.
Ποσοστιαία σύσταση
Διαιρώντας τη συνεισφορά μάζας κάθε στοιχείου με τη μοριακή μάζα παίρνουμε τη ποσοστιαία μάζα — τον αριθμό που τυπώνει μια ετικέτα διατροφής ή ένας σάκος λιπάσματος («πηγή P2O5, 20% P»). Το νερό είναι το κλασικό δείγμα: το H συνεισφέρει 2(1,008) = 2,016 g και το O 15,999 g ανά 18,015 g, οπότε το νερό είναι 11,19% υδρογόνο και 88,81% οξυγόνο κατά μάζα — υπενθύμιση ότι το «κυρίως υδρογόνο» κατά αριθμό ατόμων είναι πολύ διαφορετικό από το κατά βάρος.
Εμπειρικός έναντι μοριακού τύπου
Ο εμπειρικός τύπος είναι η μικρότερη ακέραια αναλογία ατόμων (CH2O)· ο μοριακός τύπος είναι το πραγματικό πλήθος στο μόριο (C6H12O6, γλυκόζη — έξι αντίγραφα της ίδιας αναλογίας). Η ανάλυση καύσης δίνει ποσοστιαίες μάζες· η μετατροπή τους περνά από τα mol: τα 40,00% C, 6,71% H, 53,29% O του δείγματος γίνονται 3,330 : 6,657 : 3,331 mol, που διαιρούνται σε καθαρό 1 : 2 : 1 — CH2O, με μάζα εμπειρικού τύπου 30,026 g/mol. Για να ανέβουμε από τον εμπειρικό στον μοριακό χρειάζεται η μοριακή μάζα: n = 180,16 ÷ 30,026 = 6,000, οπότε το μόριο είναι (CH2O)6. Πολλές ουσίες (νερό, αμμωνία, CO2) βρίσκονται ήδη στο n = 1, όπου οι δύο τύποι συμπίπτουν.
Γραμμάρια, γραμμομόρια, σωματίδια
Το πάνελ Γραμμομόρια/Γραμμάρια/Σωματίδια διατρέχει ολόκληρο το τρίγωνο με μία κίνηση: το δείγμα μετατρέπει 18,015 g νερού σε ακριβώς 1,000000 mol και 6,022×1023 μόρια — και, αφού κάθε H2O έχει τρία άτομα, σε 1,807×1024 άτομα. Αυτό το τρίγωνο είναι η μηχανή πίσω από κάθε πρόβλημα στοιχειομετρίας στη σελίδα Εξισωτής εξισώσεων και κάθε μοριακότητα στη σελίδα Διαλύματα.
Συνηθισμένες παρανοήσεις
- Ένα γραμμομόριο οτιδήποτε ζυγίζει περίπου το ίδιο. Το γραμμομόριο μετρά σωματίδια· ένα γραμμομόριο H2 είναι 2 g, ένα γραμμομόριο χρυσού είναι 197,0 g — ίδιος αριθμός, τεράστια διαφορά μάζας.
- Τα ποσοστά μετατρέπονται απευθείας σε δείκτες. Πρέπει πρώτα να περάσουν από διαίρεση με την ατομική μάζα (γραμμομόρια)· το 6,71% του υδρογόνου συνεισφέρει περισσότερα άτομα από το 53,29% του οξυγόνου ακριβώς επειδή τα άτομα H είναι τόσο ελαφρά.
- Ο μοριακός τύπος είναι πάντα μεγαλύτερη εκδοχή του εμπειρικού. Μόνο όταν n > 1. Για το H2O οι δύο είναι ταυτόσημοι, και η περίπτωση n = 1,000 του μοριακού πάνελ είναι συνηθισμένη.
- Οι ατομικές μάζες είναι ακέραια πολλαπλάσια του amu. Οι αναγραφόμενες τιμές είναι μέσοι όροι σταθμισμένοι με αφθονία στα ισότοπα· τα 35,45 g/mol του χλωρίου είναι το μείγμα των ³⁵Cl και ³⁷Cl.
Σχετικά εργαλεία: Περιοδικός πίνακας (οι ατομικές μάζες που αθροίζει αυτή η σελίδα), Εξισωτής εξισώσεων (στοιχειομετρία πάνω στο γραμμομόριο) και Διαλύματα (γραμμομόρια ανά λίτρο).
