Czym jest mol?
Atomy i cząsteczki reagują pojedynczo, ale nikt nie jest w stanie ich liczyć pojedynczo. Mol to jednostka liczenia chemii — tuzin, powiększony do 6,022×1023 sztuk (liczba Avogadra, NA), zdefiniowany dokładnie od rewizji SI w 2019 roku. Jego magiczna sztuczka: jeden atom węgla waży 12,011 jednostek masy atomowej, a mol atomów węgla waży 12,011 grama — te same cyfry, tylko inne jednostki. Dzięki temu masa molowa (g/mol) natychmiast przelicza masę na wadze na liczbę reagujących cząstek, a to cała istota stechiometrii.
Jedna reguła do zapamiętania: mol liczy cząstki, a nie masę. Jeden mol każdej substancji zawiera tyle samo cząsteczek — ale ich ciężary są tak różne, jak same substancje.
Układ okresowy to katalog mas
Każda komórka pierwiastka w układzie okresowym zawiera jego średnią masę atomową; zsumuj je na jednostkę wzoru, a wynikiem jest masa molowa. Próbka Ca3(PO4)2 (fosforan wapnia) rozkłada się na 3 Ca + 2 P + 8 O = 3(40,078) + 2(30,974) + 8(15,999) = 310,174 g/mol, a panel wypisuje obok wkład gramowy każdego pierwiastka. Nawiasy mnożą wszystko, co jest w środku, a kropka w CuSO4·5H2O dokłada pięć cząsteczek wody krystalizacyjnej — obsługuje to ten sam parser. Liczenie wód ma znaczenie: CuSO4·5H2O to ≈ 249,7 g/mol, a nie ≈ 159,6.
Skład procentowy
Podziel wkład masowy każdego pierwiastka przez masę molową, a wynikiem będzie jego procent masowy — liczbę, którą drukuje etykieta żywieniowa lub worek nawozu („źródło P2O5, 20% P”). Woda to klasyczny przykład: H wnosi 2(1,008) = 2,016 g, a O 15,999 g na 18,015 g, więc woda to 11,19% wodoru i 88,81% tlenu masowo — przypomnienie, że „w większości wodór” liczony po atomach to coś zupełnie innego niż liczony po wadze.
Wzór empiryczny a cząsteczkowy
Wzór empiryczny to najmniejszy stosunek całkowitych liczb atomów (CH2O); wzór cząsteczkowy to rzeczywista liczba atomów w cząsteczce (C6H12O6, glukoza — sześć kopii tego samego stosunku). Analiza spalania daje procenty masowe; przeliczenie na nie idzie przez mole: 40,00% C, 6,71% H i 53,29% O z próbki zmienia się w 3,330 : 6,657 : 3,331 mol, co po podzieleniu daje czysty stosunek 1 : 2 : 1 — CH2O, masa empiryczna 30,026 g/mol. Aby przejść od empirycznego do cząsteczkowego, potrzebna jest masa molowa: n = 180,16 ÷ 30,026 = 6,000, więc cząsteczka to (CH2O)6. Wiele substancji (woda, amoniak, CO2) już stoi przy n = 1, gdzie oba wzory się pokrywają.
Gramy, mole, cząstki
Panel Mol/Gram/Cząstka przechodzi cały trójkąt za jednym razem: próbka zamienia 18,015 g wody na dokładnie 1,000000 mol i 6,022×1023 cząsteczek — a ponieważ każda cząsteczka H2O ma trzy atomy, 1,807×1024 atomów. Ten trójkąt napędza każde zadanie stechiometryczne na stronie Bilansowanie równań i każde stężenie molowe na stronie Roztwory.
Typowe nieporozumienia
- Mol czegokolwiek waży mniej więcej tyle samo. Mol liczy cząstki; jeden mol H2 to 2 g, jeden mol złota to 197,0 g — ta sama liczba, zupełnie inna masa.
- Procenty zamieniają się bezpośrednio na indeksy. Najpierw muszą przejść przez dzielenie przez masę atomową (mole) — 6,71% wodoru daje więcej atomów niż 53,29% tlenu, właśnie dlatego że atomy H są tak lekkie.
- Wzór cząsteczkowy to zawsze większa wersja empirycznego. Tylko gdy n > 1. Dla H2O oba są identyczne, a przypadek n = 1,000 w panelu cząsteczkowym jest rutynowy.
- Masy atomowe to dokładne całkowite wielokrotności u. Podane wartości to średnie ważone obfitością izotopów — 35,45 g/mol chloru to mieszanina ³⁵Cl i ³⁷Cl.
Powiązane narzędzia: Układ okresowy (masy atomowe, które sumuje ta strona), Bilansowanie równań (stechiometria oparta na molu) oraz Roztwory (mole na litr).
