2.7: Masa molowa

Tożsamość substancji jest określana nie tylko przez rodzaje zawartych w niej atomów lub jonów, ale także przez ilość każdego rodzaju atomu lub jonu. Na przykład woda,_H2O, i nadtlenek wodoru,_H2O2, są do siebie podobne, ponieważ ich odpowiednie cząsteczki składają się z atomów wodoru i tlenu. Ponieważ jednak cząsteczka nadtlenku wodoru zawiera dwa atomy tlenu, w przeciwieństwie do cząsteczki wody, która ma tylko jeden, te dwie substancje wykazują bardzo różne właściwości.

Atomy i cząsteczki są niezwykle małe. Dlatego do pomiaru ich makroskopowych ilości potrzebna jest standardowa jednostka naukowa. Kret jest jednostką ilości podobną do znanych jednostek, takich jak para, tuzin, brutto itp. Zapewnia określoną miarę liczby atomów lub cząsteczek w próbce materii. Łacińska konotacja słowa “kret” to “duża masa” lub “masa”, co jest zgodne z jego użyciem jako nazwy tej jednostki. Kret zapewnia związek między łatwą do zmierzenia właściwością makroskopową, masą masową, a niezwykle ważną właściwością podstawową, liczbą atomów, cząsteczek i tak dalej.

Mol substancji to taka ilość, w której znajduje się 6,02214076 × 10²³ dyskretnych jednostek (atomów lub cząsteczek). Ta duża liczba, wygodnie zaokrąglona do 6,022 × 10²³, jest podstawową stałą znaną jako liczba Avogadro (_{N A}) lub stała Avogadro na cześć włoskiego naukowca Amedeo Avogadro. Ta stała jest prawidłowo podawana za pomocą jawnej jednostki “na mol”.

Zgodnie z jego definicją jako jednostki wielkości, 1 mol dowolnego pierwiastka zawiera taką samą liczbę atomów, jak 1 mol dowolnego innego pierwiastka. Masy 1 mola różnych pierwiastków są jednak różne, ponieważ masy poszczególnych atomów są drastycznie różne. Masa molowa pierwiastka (lub związku) to masa w gramach 1 mola tej substancji, właściwość wyrażona w gramach na mol (g/mol).

Masa molowa dowolnej substancji jest liczbowo równa jej masie atomowej lub wzorze w amu. Zgodnie z definicją amu pojedynczy atom węgla waży 12 amu (jego masa atomowa wynosi 12 amu). Mol węgla waży 12 g (12 g C = 1 mol atomów C = 6,022 × 10²³ atomów C), a masa molowa węgla wynosi 12 g/mol. Zależność ta dotyczy wszystkich pierwiastków, ponieważ ich masy atomowe są mierzone względem masy substancji odniesienia amu, węgla-12. Rozszerzając tę zasadę, masa molowa związku w gramach jest również liczbowo równoważna jego masie wzoru w amu. Na przykład hel ma masę atomową 4.002 amu i masę molową 4.002 g/mol.

Chociaż masa atomowa i masa molowa są liczbowo równoważne, należy pamiętać, że znacznie różnią się pod względem skali. Aby docenić ogrom kreta, rozważ małą kroplę wody o wadze około 0,03 g. Chociaż stanowi to tylko niewielki ułamek 1 mola wody (~18 g), zawiera więcej cząsteczek wody, niż można sobie wyobrazić. Gdyby cząsteczki były równomiernie rozmieszczone wśród około siedmiu miliardów ludzi na Ziemi, każda osoba otrzymałaby ponad 100 miliardów cząsteczek wody.

Kret określa zależność między masą a liczbą atomów. Pozwala to na obliczenie liczby atomów na podstawie odpowiednich postaci współczynnika konwersji: 1 mol atomów = 6,022 × 10²³ atomy. Aby przeliczyć masę pierwiastka (w gramach) na liczbę moli, jako współczynnik konwersji stosuje się masę molową pierwiastka (g/mol).

Tekst zaczerpnięty z Openstax Chemistry 2e, Sekcja 3.1: Wzór Masa i koncepcja kreta.