Khái niệm về nốt ruồi là nền tảng trong hóa học và đóng một vai trò quan trọng trong các phép tính và phản ứng hóa học khác nhau. Nó cho phép các nhà hóa học định lượng các chất theo cách tiêu chuẩn hóa, cho phép họ dự đoán kết quả của các phản ứng và tạo ra các công thức chính xác.
Mol là đơn vị đo lường được sử dụng trong hóa học để biểu thị lượng chất hóa học. Nó là một trong bảy đơn vị cơ bản trong Hệ đơn vị quốc tế (SI) và được định nghĩa là lượng của bất kỳ chất hóa học nào chứa nhiều thực thể cơ bản, chẳng hạn như nguyên tử, phân tử, ion, electron hoặc bất kỳ hạt nào khác, như có các nguyên tử trong 12 gam cacbon-12 nguyên chất (12C). Số lượng hạt trong một nốt ruồi được gọi là số Avogadro, xấp xỉ \(6.022 \times 10^{23}\) thực thể trên mỗi nốt ruồi.
Mol cho phép các nhà hóa học chuyển đổi giữa khối lượng của một chất và số lượng hạt chứa trong đó. Điều này rất quan trọng vì các phản ứng hóa học xảy ra ở cấp độ hạt, nhưng việc đo trực tiếp số lượng hạt chính xác là không thực tế. Bằng cách sử dụng khái niệm mol, các nhà hóa học có thể dễ dàng tính toán khối lượng các chất cần thiết để đạt được số lượng hạt cụ thể cho một phản ứng.
Mối quan hệ giữa khối lượng, số mol và số lượng hạt có thể được tóm tắt bằng công thức:
\( \textrm{Số mol (n)} = \frac{\textrm{Khối lượng chất (m)}}{\textrm{Khối lượng mol (M)}} \)Ở đâu:
Với số mol, tổng số hạt có thể được tính bằng số Avogadro:
\( \textrm{Số lượng hạt} = \textrm{Số mol (n)} \times \textrm{Số avogadro} \)Ví dụ 1: Tính số mol có trong 18 gam nước (H2O).
Đầu tiên, xác định khối lượng mol của nước. Khối lượng mol của hydro (H) xấp xỉ 1 g/mol và oxy (O) khoảng 16 g/mol. Do đó, khối lượng mol của nước, có hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, là \(2 \times 1 g/mol + 16 g/mol = 18 g/mol\) .
Sử dụng công thức tính số mol (n):
\( n = \frac{m}{M} = \frac{18 g}{18 g/mol} = 1 mol \)Điều này có nghĩa là có 1 mol phân tử nước trong 18 gam nước, tương ứng với \(6.022 \times 10^{23}\) phân tử nước.
Ví dụ 2: Có bao nhiêu gam carbon dioxide (CO2) chứa phân tử \(3 \times 10^{23}\) ?
Đầu tiên hãy tính số mol CO2. Vì \(3 \times 10^{23}\) là một nửa số Avogadro, nên nó đại diện cho \(0.5\) mol CO2.
Khối lượng mol của CO2 có thể được tính như sau: \(12 g/mol\) (đối với carbon) cộng với \(2 \times 16 g/mol\) (đối với oxy) bằng \(44 g/mol\) .
Sử dụng mối quan hệ khối lượng, số mol và số hạt, tính khối lượng:
\( m = n \times M = 0.5 \, \textrm{mol} \times 44 \, \textrm{g/mol} = 22 \, \textrm{g} \)Do đó, \(3 \times 10^{23}\) phân tử carbon dioxide nặng 22 gam.
Trong các phản ứng hóa học, khái niệm mol được sử dụng để tính lượng chất phản ứng và lượng sản phẩm. Phép đo lượng hóa học, là mối quan hệ định lượng giữa chất phản ứng và sản phẩm trong phản ứng hóa học, phụ thuộc rất nhiều vào khái niệm nốt ruồi. Đối với mọi phản ứng hóa học, tỷ lệ chất phản ứng và sản phẩm có thể được mô tả bằng phương trình hóa học cân bằng, trong đó xác định số mol của từng chất tham gia.
Hiểu được khái niệm mol và các ứng dụng của nó trong đo lường và tính toán giúp các nhà hóa học cũng như sinh viên có thể tự tin giải quyết các phương trình và phản ứng hóa học phức tạp.
