The Mole and Avogadro’s Constant
Anwendungen des Mols
Die Masse eines Mols Substanz wird als Molmasse dieser Substanz bezeichnet. Die Molmasse wird verwendet, um Gramm einer Substanz in Mol umzuwandeln, und wird häufig in der Chemie verwendet. Die Molmasse eines Elements befindet sich im Periodensystem und ist das Atomgewicht des Elements in Gramm / Mol (g / mol). Wenn die Masse einer Substanz bekannt ist, kann die Anzahl der Mol in der Substanz berechnet werden. Um die Masse eines Stoffes in Gramm in Mol umzurechnen, ist ein Umrechnungsfaktor von (ein Mol Stoff / Molmasse Stoff) erforderlich.
Das Mol-Konzept gilt auch für die Zusammensetzung chemischer Verbindungen. Betrachten Sie zum Beispiel Methan, CH4. Dieses Molekül und seine Molekülformel zeigen an, dass pro Mol Methan 1 Mol Kohlenstoff und 4 Mol Wasserstoff vorhanden sind. In diesem Fall wird das Mol als gemeinsame Einheit verwendet, die auf ein Verhältnis angewendet werden kann, wie unten gezeigt:
\
In diesen chemischen Reaktionen beschreiben die Mole von H und O die Anzahl der Atome jedes Elements, die reagieren, um 1 Mol \(\ce{H_2O}\) zu bilden.
Um darüber nachzudenken, was ein Maulwurf bedeutet, sollte man ihn auf Mengen wie Dutzend oder Paar beziehen. So wie ein Paar zwei Schuhe, zwei Bücher, zwei Bleistifte, zwei Personen oder zwei von irgendetwas anderem bedeuten kann, bedeutet ein Maulwurf 6,02214179 × 1023 von irgendetwas. Die Verwendung der folgenden Beziehung:
\
ist analog zu sagen:
\
Es ist ziemlich schwierig, einen Maulwurf von etwas zu visualisieren, weil Avogadros Konstante extrem groß ist. Betrachten Sie zum Beispiel die Größe eines einzelnen Weizenkorns. Wenn alle Menschen, die in der Erdgeschichte existiert haben, nichts anderes getan hätten, als einzelne Weizenkörner für ihr ganzes Leben zu zählen, wäre die Gesamtzahl der gezählten Weizenkörner immer noch viel geringer als die Konstante von Avogadro; Die Anzahl der im Laufe der Geschichte produzierten Weizenkörner nähert sich nicht einmal der Anzahl von Avogadro.
Beispiel \(\pageIndex{1}\): Masse in Mol umwandeln
Wie viele Mol Kalium (\(\ce{K}\)) -Atome sind in 3,04 Gramm reinem Kaliummetall enthalten?
Lösung
Multiplizieren Sie in diesem Beispiel die Masse von \(\ce{K}\) mit dem Umrechnungsfaktor (umgekehrte Molmasse von Kalium):
\
39,10 Gramm ist die Molmasse eines Mols von \(\ce{K}\); Heben Sie Gramm auf und lassen Sie die Mol von \(\ce{K}\):
\
Ebenso kann, wenn die Mol einer Substanz bekannt sind, die Anzahl Gramm in der Substanz bestimmt werden. Um Mol eines Stoffes in Gramm umzurechnen, ist ein Umrechnungsfaktor von Molmasse des Stoffes / ein Mol des Stoffes erforderlich. Man muss einfach der gleichen Methode folgen, aber in die entgegengesetzte Richtung.
Beispiel \(\pageIndex{2}\): Mol in Masse umwandeln
Wie viele Gramm sind 10,78 Mol Calcium (\(\ce{Ca}\))?
Lösung
Multiplizieren Sie Mol Ca mit dem Umrechnungsfaktor (Molmasse von Calcium) 40,08 g Ca / 1 mol Ca, der dann die Aufhebung von Molen ermöglicht, wobei Gramm Ca verbleiben.
\
Die Gesamtzahl der Atome in einer Substanz kann auch anhand der Beziehung zwischen Gramm, Mol und Atomen bestimmt werden. Wenn man die Masse einer Substanz angibt und nach der Anzahl der Atome in der Substanz fragt, muss man zuerst die Masse der Substanz in Gramm in Mol umrechnen, wie in Beispiel \(\pageIndex{1}\). Dann muss die Molzahl der Substanz in Atome umgewandelt werden. Die Umwandlung von Molen einer Substanz in Atome erfordert einen Umrechnungsfaktor der Avogadro-Konstante (6,02214179 × 1023) / ein Mol Substanz. Die Überprüfung, ob die Einheiten ordnungsgemäß abbrechen, ist eine gute Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die richtige Methode verwendet wird.
Beispiel \(\pageIndex{3}\): Atome zu Masse
Wie viele Atome sind in einer 3,5 g Probe Natrium (Na)?
Lösung
\
\
In diesem Beispiel multiplizieren Sie die Gramm Na mit dem Umrechnungsfaktor 1 mol Na / 22,98 g Na, wobei 22,98 g die Molmasse eines Mols Na ist, was dann die Aufhebung von Gramm ermöglicht, wobei Mol Na verbleibt. Multiplizieren Sie dann die Anzahl der Mol Na mit dem Umrechnungsfaktor 6.02214179 × 1023 Atome Na / 1 mol Na, wobei 6,02214179 × 1023 Atome die Anzahl der Atome in einem Mol Na sind (Avogadro-Konstante), die dann die Aufhebung von Molen ermöglicht, wobei die Anzahl der Atome von Na verbleibt.
Mit der Avogadro-Konstante ist es auch einfach, die Anzahl der Atome oder Moleküle in einer Substanz zu berechnen (Tabelle \(\pageIndex{1}\)). Durch Multiplikation der Molzahl mit der Avogadro-Konstante heben sich die Moleinheiten auf und es verbleibt die Anzahl der Atome. Die folgende Tabelle enthält eine Referenz für die Art und Weise, wie diese verschiedenen Größen manipuliert werden können:
| Known Information | Multiply By | Result |
|---|---|---|
| Mass of substance (g) | 1/ Molar mass (mol/g) | Moles of substance |
| Moles of substance (mol) | Avogadro’s constant (atoms/mol) | Atoms (or molecules) |
| Mass of substance (g) | 1/Molmasse (mol/g) × Avogadro-Konstante (Atome/mol)) | Atome (oder Moleküle) |
Beispiel \(\pageIndex{4}\): Masse zu Mol
Wie viele Mol sind in 3,00 Gramm Kalium (K)?
Lösung
\
In diesem Beispiel multiplizieren Sie die Masse von K mit dem Umrechnungsfaktor:
\
39,10 Gramm ist die Molmasse von einem Mol K. Gramm kann abgebrochen werden, wobei die Molare von K verbleiben.
Beispiel \(\pageIndex{5}\): Mol zu Masse
Wie viele Gramm sind in 10,00 mol Calcium (Ca) enthalten?
Lösung
Dies ist die Berechnung in Beispiel \(\pageIndex{2}\), die umgekehrt durchgeführt wird. Mol Ca mit dem Umrechnungsfaktor 40,08 g Ca/1 mol Ca multiplizieren, wobei 40,08 g die Molmasse von einem Mol Ca ist. Die Mole brechen auf und hinterlassen Gramm Ca:
\
Die Anzahl der Atome kann auch mit der Avogadro-Konstante (6,02214179 ×1023) / einem Mol Substanz berechnet werden.
Beispiel \(\pageIndex{6}\): Masse zu Atomen
Wie viele Atome sind in einer 3,0 g Probe Natrium (Na)?
Lösung
Gramm in Mol umwandeln
\
Mol in Atome umwandeln
\
Leave a Reply