دانستنیهای مول

مول (Mole)، یکی از رایج ترین اصطلاحاتی است که در علم شیمی آن را می شنوید. مول در شیمی بمنظور اندازه گیری ذرات یک ماده استفاده می شود. ذرات بنیادی یک ماده شامل اتم، مولکول، یون و الکترونها هستند. مول، مقداری از ماده است که تعداد ذرات بنیادی آن با 12 گرم کربن-12 برابر می باشد. این مقدار برابر با 10 به توان 23 × 6.02214 است که به احترام آمدئو آووگادرو، دانشمند ایتالیایی، نام این عدد را عدد آووگادرو نامیدند. برای اینکه راحت تر با مفهوم مول در شیمی آشنا شوید آن را به مانند پیمانه در نظر می گیریم؛ مثل یک پیمانه برنج. در واقع مول، پیمانه ای است که با آن، می توان ریزترین ذرات یعنی اتم و مولکول را اندازه گیری کرد. در این پیمانه، 10 به توان 23 × 6.02214 ذره قرار می گیرد که این تعداد می تواند اتم یا مولکول باشد.

از آنجایی که این عدد، بسیار بزرگ است این عدد را مول نامیدند. لذا به هر عدد آووگادرو، 1 مول می گویند. بنابراین، این عدد معادل 1 مول مولکول یا 1 مول اتم است. در حال حاضر، واحد مول، رایج ترین واحد برای بیان مقدار اتم و مولکول می باشد که تمام شیمیدانهای دنیا از آن استفاده می کنند. نکته قابل توجه در مورد این واحد این است که شیمیستها جرم یک مول از اتم را اتم گرم و جرم یک مول از مولکول را مولکول گرم می نامند. از آنجایی که از این واحد اندازه گیری در محاسبات شیمیایی به وفور استفاده می شود باید با مفهوم و دانستنیهای مول آشنا شوید.

دلیل نامگذاری مول

ایده ابداع واحد مول از آنجایی شروع شد که شیمیدان به سختی می توانستند با واحد amu در آزمایشگاه‌ کار کنند. به همین دلیل، به دنبال واحد اندازه گیری بودند که هم کار کردن با آن راحت و هم نوشتن آن آسان باشد. همان طور که مشاهده کردید نوشتن عدد 10 به توان 23 × 6.02214 بسیار سخت است اما نوشتن واژه مول Mole بسیار ساده می باشد. خصوصا در مواقعی که قصد دارید تعداد زیادی اتم یا مولکول را محاسبه کنید.

اگر این اصطلاح نبود بدون شک، پروسه محاسبه و شمارش اتمها بسیار پیچیده تر می شد. بنابراین، ابداع مول سبب شد کار محاسبات شیمی بسیار آسانتر شود. به عنوان مثال، برای محاسبه 5 مول اکسیژن باید 5 را در عدد آووگادرو ضرب کنید. از این رو، این واحد به یکی از بهترین روشهایی تبدیل شد که از آن برای به دست آوردن مقادیر واکنش دهنده ها، فرآورده ها و سایر ترکیبات شیمیایی که در معادله وجود دارد استفاده کرد.

بررسی کاربردهای مول در شیمی

با توجه به ویژگیهای واحد مول، در حال حاضر در اغلب محاسبات و معادله های شیمیایی از این واحد استفاده می شود. به عبارت دیگر یکی از مهمترین معادلاتی که در شیمی وجود دارد تبدیل واحد ذرات به مول است. به عنوان مثال، به شما ذره موجود در یک ماده قندی را می دهند و از شما می خواهند که این ذره را به مول تبدیل کنید. برای محاسبه این معادله، کافی است از یک تناسب و عدد آووگادرو استفاده کنید. یکی از مهمترین کاربردهای مول در شیمی، در استوکیومتری است. همانطور که اشاره نمودیم مول، واحدی است برای اندازه گیری مواد شیمیایی و معادل عدد آووگادرو می باشد. استوکیومتری نیز یک موازنه شیمیایی است که در آن، عناصر و مولکولها به صورت تناسب در یک معادله قرار می گیرند و با واحد مول، اندازه گیری می شوند.

به طور کلی، مهم ترین کاربرد مول در شیمی برای نشان دادن مقادیر واکنش دهنده ها و فرآورده ها است. به عنوان مثال، واکنش شیمیایی آب را در نظر بگیرید:

2H2+O2→2H2O

در فرمول آب، 2 مول هیدروژن با یک مول، مولکول اکسیژن، 2 مول آب را تولید می کنند. از دیگر کاربردهای مول در شیمی می توان به نقش آن در مشخص کردن تعداد یونها، اتمها، مولکولها و الکترونها اشاره کرد. همچنین از این واحد در تعیین غلظت یک محلول هم استفاده می شود که در آن از مولاریته که معادل مول بر لیتر است کمک می گیرد. مولاریته، یعنی مقدار ماده حل شده در واحد حجم محلول، که همان مول بر لیتر است و با نشان اختصاری M نشان داده می شود.

مفاهیم و دانستنیها در مورد مول

در دنیای شیمی، یکسری عبارات و مفاهیم هستند که مرتبط با مول می باشند. در واقع این اصطلاحات از رایج ترین دانستنیها هستند که حتما باید با آنها آشنا باشید. این مفاهیم عبارتند از:

جرم مولی: یک واحد شناسایی است که در آن باید جرم ماده مورد نظر را بر مقدار ماده که بر حسب مول است تقسیم نمود. به عبارت دیگر، اگر جرم مولی و جرم یک ماده را دارید به راحتی می توانید تعداد مولهای آن ماده را به دست آورید. لذا جرم مولی، معادل جرم یک مول ذره بر حسب گرم است. البته باید این نکته را یادآوری کنیم که جرم مولی به عوامل مختلفی مثل تعداد ایزوتوپها، ترکیب و فرمول مولکولی ماده مورد نظر بستگی دارد. این ماده می تواند یون، اتم یا مولکول باشد.

غلظت مولی: از دیگر مفاهیم شیمی که در آن از واحد مول به منظور اندازه گیری مواد استفاده می شود غلظت مولی است. این مفهوم برای اندازه گیری غلظت محلول استفاده می شود و در آن، تعداد مولها در واحد لیتر محاسبه می شود. به غلظت مولی، مولار یا مولاریته هم می گویند که واحد آن در سیستم SI، مول بر متر مکعب (3 mol/m) و مول بر دسی متر مکعب ( mol/dm3) می باشد. البته عموما از واحد مول بر لیتر برای مولاریته استفاده می شود. کسر مولی: در این واحد اندازه گیری، تعداد مولهای یک ترکیب به تعداد مولهای یک نمونه، تقسیم می شوند. این واحد اندازه گیری، روشی دیگر برای بیان کردن غلظت است که با استفاده از آن می توان، عناصر مختلف یک ترکیب یا غلظتهای متفاوت یک مخلوط را اندازه گیری کرد.

جرم مولی عناصر چگونه محاسبه می شود؟

برای به دست آوردن جرم مولی عناصر باید دقت کرد که آن عنصر به صورت اتمی مجزا است یا مولکول. چرا که جرم مولی عناصری که به صورت اتمهای مجزا هستند معادل جرم اتمی است که در جدول تناوبی قرار دارد. به عنوان مثال، جرم یک اتم هیدروژن معادل 1.0079 گرم بر مول است. اما نحوه محاسبه جرم مولی عناصری که به صورت مولکولی هستند متفاوت می باشد. برای این محاسبه ابتدا باید با فرمول مولکولی آنها آشنا باشید. مثلا یک مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده لذا جرم مولکولی آن باید به این صورت محاسبه شود:

1.0079 + 1.0079 = 2.0158 g/mol

سوالات متداول دانستنیهای مول

1- مول چیست؟

در علم شیمی، فقط محاسبه جرم مهم نیست. بلکه تعداد اتم و مولکولها نیز مهم هستند. از آنجایی که تعداد اتم و مولکول بسیار زیاد است از یک پیمانه به نام مول برای شمارش آنها استفاده می شود که هر مول معادل عدد آووگادرو یعنی 10 بتوان 23 × 6.02214 می باشد.

2- فرمول محاسبه مول چیست؟

برای به دست آوردن مول باید گرم ماده را که با نشان اختصاری m نشان داده می شود را به جرم مولی ماده با نشان اختصاری M تقسیم کرد.

3- چرا به جای استفاده از کیلوگرم از مول برای محاسبه جرم استفاده می کنیم؟

به دلیل واکنشهای شیمیایی. چرا که در این واکنشها تعداد زیادی اتم و مولکول، دخیل هستند و تعداد این ذرات مهم می باشد نه مقدار جرم آنها.

4- چرا جرم مولی در علم شیمی مهم است؟

با جرم مولی امکان تبدیل مول به گرم وجود دارد. با داشتن مول می توان جرم و تعداد اجزای بنیادی ماده را به راحتی به دست آورد. بالعکس، اگر جرم و تعداد اجزای بنیادی ماده را داشته باشیم می توان به راحتی مول را محاسبه کرد.

5- واحد amu چه تفاوتی با جرم مولی دارد؟

به طور کلی، جرم یک مول اتم بر اساس گرم با جرم همان اتم بر مبنای جرم اتمی که همان واحد amu می باشد برابر است. یعنی، این دو واحد معادل هم هستند. ولی در محاسبات علم شیمی از جرم مولی استفاده می شود.