Moli și numărul lui Avogadro

Este adesea convenabil să se măsoare cantitatea de substanță cu o unitate la o scară mai umană decât moleculele. Unitatea SI în acest scop a fost dezvoltată de omul de știință italian Amedeo Avogadro (1776–1856). (El a lucrat cu ipoteza că volume egale de gaz la presiune și temperatură egale conțin un număr egal de molecule, independent de tipul de gaz. După cum s-a menționat mai sus, această ipoteză a fost confirmată atunci când se aplică aproximarea gazului ideal.) Un mol (abreviat mol) este definit ca fiind cantitatea de orice substanță care conține atâtea molecule câți atomi există. (Din punct de vedere tehnic, ar trebui să spunem „unități de formulă”, nu „molecule”, dar această distincție este irelevantă pentru scopurile noastre.) Numărul de molecule dintr-un mol se numește numărul lui Avogadro (N_A), iar valoarea numărului lui Avogadro este acum cunoscută. a fi

N_A = 6,02 × 10²³ mol⁻¹.

Acum putem scrie N = N_A^n, unde n reprezintă numărul de moli ai unei substanțe.

Numărul lui Avogadro leagă masa unei cantități de substanță în grame de numărul de protoni și neutroni dintr-un atom sau moleculă (12 pentru un atom de carbon-12), care determină aproximativ masa acestuia. Este firesc să definim o unitate de masă astfel încât masa unui atom să fie aproximativ egală cu numărul său de neutroni și protoni. Unitatea de acest fel acceptată pentru utilizare cu SI este unitatea de masă atomică unificată (u), numită și dalton. Mai exact, un atom de carbon-12 are o masă de exact 12 u, astfel încât masa sa molară M în grame pe mol este numeric egală cu masa unui atom de carbon-12 în u. Acea egalitate este valabilă pentru orice substanță. Cu alte cuvinte, N_A nu este doar conversia din numere de molecule în moli, ci este și conversia din u în grame: 6,02 × 10²³ u = 1 g. Vezi Figura 2.6.

Figura 2.6 Cât de mare este un mol? La nivel macroscopic, numărul de mingi de tenis de masă ale lui Avogadro ar acoperi Pământul la o adâncime de aproximativ 40 km.

Acum notând m_s masa unei probe dintr-o substanță, avem m_s = nM. Notând m masa unei molecule, avem M = N_A^m.

Figure 2.6 How big is a mole? On a macroscopic level, Avogadro’s number of table tennis balls would cover Earth to a depth of about 40 km.

Now letting $m_{s}$ s stand for the mass of a sample of a substance, we have $m_{s} = n M .$ s=nM. Letting m stand for the mass of a molecule, we have $M = N_{A} m .$ =NAm.

EXERCIȚIUL 2.1

Cantitatea zilnică recomandată de vitamina B₃ sau niacină, C₆NH₅O₂, pentru femeile care nu sunt însărcinate sau care nu alăptează, este de 14 mg. Aflați numărul de molecule de niacină din acea cantitate.

EXERCIȚIUL 2.2

Densitatea aerului într-o sală de clasă (p = 1,00 atm și T = 20 °C) este de 1,28 kg/m³. La ce presiune este densitatea 0,600 kg/m³ dacă temperatura se menține constantă?

CLIC AICI PENTRU RĂSPUNS