Коли ми печемо торт, то рахуємо яйця поштучно, борошно — склянками, а цукор — ложками. А як рахують речовини хіміки? Адже атоми та молекули такі малі, що їх неможливо побачити чи перерахувати вручну. Саме тут на допомогу приходить особлива одиниця — моль.
Що таке кількість речовини та моль?
Кількість речовини — це фізична величина, яка показує число частинок у певній порції речовини. Ці частинки можуть бути атомами, молекулами, йонами чи електронами.
Моль — це одиниця вимірювання кількості речовини. Один моль містить стільки частинок, скільки атомів міститься у 12 грамах вуглецю-12. Це число дорівнює 6,02 × 10²³ і називається сталою Авогадро.
Це схоже на те, як ми використовуємо слово “дюжина” для позначення 12 предметів. Тільки “моль” — це дуже-дуже велика “дюжина” для дуже-дуже малих частинок.
Стала Авогадро та її значення
Стала Авогадро (NA) — це число частинок у одному молі будь-якої речовини. Її значення:
NA = 6,02214076 × 10²³ моль⁻¹
Щоб уявити, наскільки це велике число, подумайте: якби ми роздали по одній молекулі води кожній людині на Землі, нам довелося б повторити цю роздачу приблизно 8 мільярдів разів, щоб витратити всього один моль води!
Або інший приклад: якби ми мали один моль монет по 1 копійці і розклали їх по всій поверхні Землі, вони утворили б шар завтовшки приблизно 5 км. Ось яке це величезне число!
Стала Авогадро — це міст між нашим макросвітом і мікросвітом атомів та молекул. Вона дає змогу хімікам працювати з речовинами у зручних для виміру кількостях.
Застосування моля в хімії
У хімії моль використовують для:
- Розрахунку маси речовин у реакціях Коли ми готуємо борщ, то знаємо, скільки буряків потрібно на каструлю. Так само хімік знає, скільки молів реагентів потрібно взяти для реакції.
- Приготування розчинів Кухар додає сіль “на смак”, а хімік точно розраховує, скільки молів речовини треба розчинити у воді для отримання розчину певної концентрації.
- Аналізу газів Один моль будь-якого газу за однакових умов займає однаковий об’єм. Це допомагає розрахувати, скільки газу утвориться в реакції.
Розрахунки з використанням моля
Ось кілька простих формул для розрахунків:
- Маса речовини: m = n × M, де n — кількість речовини в молях, M — молярна маса в г/моль Приклад: Маса 2 молів води (M = 18 г/моль) становить 2 × 18 = 36 г.
- Кількість частинок: N = n × NA, де N — число частинок, NA — стала Авогадро Приклад: У 0,5 моля кисню міститься 0,5 × 6,02 × 10²³ = 3,01 × 10²³ молекул.
- Об’єм газу (за нормальних умов): V = n × Vm, де Vm = 22,4 л/моль — молярний об’єм газу Приклад: 3 молі вуглекислого газу займають об’єм 3 × 22,4 = 67,2 л.
Поширені помилки
Найчастіша помилка — плутанина між масою речовини та кількістю речовини. Маса вимірюється в грамах, а кількість речовини — в молях.
Також багато хто забуває, що один моль різних речовин має різну масу. Наприклад, моль заліза (56 г) важить значно більше, ніж моль води (18 г).
Ще одна поширена помилка — неправильне використання сталої Авогадро в розрахунках. Пам’ятайте, що ця стала пов’язує кількість речовини з числом частинок.
Моль — це ключ до світу хімії. Ця одиниця вимірювання дає змогу працювати з неймовірно малими частинками так, ніби ми просто відміряємо ложку цукру до чаю.
Наступного разу, коли ви питимете воду, згадайте, що в одній склянці міститься приблизно 10 молів молекул H₂O. Це у 10 разів більше, ніж зірок у нашій галактиці! Розуміння моля відкриває перед вами двері у дивовижний світ хімії, де можна побачити невидиме і порахувати незліченне.
