Поняття моль є фундаментальним у хімії та відіграє життєво важливу роль у різних хімічних розрахунках і реакціях. Це дозволяє хімікам кількісно визначати речовини стандартизованим способом, дозволяючи їм передбачати результати реакцій і створювати точні формули.
Моль — це одиниця вимірювання, яка використовується в хімії для вираження кількості хімічної речовини. Це одна із семи базових одиниць у Міжнародній системі одиниць (СІ) і визначається як кількість будь-якої хімічної речовини, яка містить стільки елементарних утворень, як-от атомів, молекул, іонів, електронів або будь-яких інших частинок, як є атоми в 12 грамах чистого вуглецю-12 (12C). Кількість частинок у молі відома як число Авогадро, яке становить приблизно \(6.022 \times 10^{23}\) одиниць на моль.
Моль дозволяє хімікам конвертувати масу речовини в кількість частинок, які вона містить. Це надзвичайно важливо, оскільки хімічні реакції відбуваються на рівні частинок, але безпосередньо вимірювати точну кількість частинок непрактично. Використовуючи концепцію моля, хіміки можуть легко обчислити масу речовин, необхідну для отримання певної кількості частинок для реакції.
Зв’язок між масою, молями та кількістю частинок можна узагальнити формулою:
\( \textrm{Кількість молей (n)} = \frac{\textrm{Маса речовини (м)}}{\textrm{Молярна маса (M)}} \)Де:
Враховуючи кількість молей, загальну кількість частинок можна обчислити за допомогою числа Авогадро:
\( \textrm{Кількість частинок} = \textrm{Кількість молей (n)} \times \textrm{Число Авогадро} \)Приклад 1: обчисліть кількість молей у 18 грамах води (H2O).
Спочатку визначте молярну масу води. Молярна маса водню (Н) становить приблизно 1 г/моль, а кисню (О) — близько 16 г/моль. Таким чином, молярна маса води, яка містить два атоми водню та один атом кисню, дорівнює \(2 \times 1 g/mol + 16 g/mol = 18 g/mol\) .
Використовуючи формулу для кількості молей (n):
\( n = \frac{m}{M} = \frac{18 g}{18 g/mol} = 1 mol \)Це означає, що в 18 грамах води міститься 1 моль молекул води, що відповідає \(6.022 \times 10^{23}\) молекул води.
Приклад 2: Скільки грамів вуглекислого газу (CO2) містять \(3 \times 10^{23}\) молекул?
Спочатку обчисліть кількість молей CO2. Оскільки \(3 \times 10^{23}\) становить половину числа Авогадро, воно представляє \(0.5\) молей CO2.
Молярну масу CO2 можна обчислити так: \(12 g/mol\) (для вуглецю) плюс \(2 \times 16 g/mol\) (для кисню) дорівнює \(44 g/mol\) .
Використовуючи співвідношення маси, молей і кількості частинок, обчисліть масу:
\( m = n \times M = 0.5 \, \textrm{мол} \times 44 \, \textrm{г/моль} = 22 \, \textrm{g} \)Отже, \(3 \times 10^{23}\) молекул вуглекислого газу важать 22 грами.
У хімічних реакціях мольне поняття використовується для обчислення кількості реагентів і продуктів. Стехіометрія, яка є кількісним співвідношенням між реагентами та продуктами хімічної реакції, значною мірою залежить від концепції моля. Для кожної хімічної реакції пропорції реагентів і продуктів можна описати збалансованим хімічним рівнянням, яке визначає кількість молей кожної задіяної речовини.
Розуміння концепції моля та її застосування у вимірюваннях і обчисленнях дає змогу хімікам і студентам упевнено вирішувати складні хімічні рівняння та реакції.
