محول الجزيئات الذرية - تحويل الجزيئات الذرية إلى ذرات وجزيئات

ما هو محوّل المول؟

محوّل المول أداة للتبديل بين عدد المولات وعدد الجسيمات (الذرات أو الجزيئات أو الأيونات) في عينة. ويستخدم عدد أفوغادرو، 6.022 × 10²³، وهو عدد الجسيمات في مول واحد من أي مادة.

الذرات والجزيئات صغيرة جدًا وعديدة جدًا بحيث يتعذر عدّها واحدةً واحدة. تحتوي قطرة ماء واحدة على جزيئات أكثر من عدد النجوم في الكون المرصود. ويتغلب الكيميائيون على ذلك بالعدّ بالمولات بدلًا من عدّ الجسيمات الفردية، كما يشتري المتسوق البيض بالدزينة بدلًا من شراء كل بيضة على حدة.

ما عدد أفوغادرو؟

عدد أفوغادرو هو عدد الجسيمات الأولية في مول واحد من مادة ما: 6.022 × 10²³. وقد سُمّي نسبةً إلى العالم الإيطالي أميديو أفوغادرو، مع أنه لم يحسب القيمة بنفسه قط.

منذ 2019، ثُبّت العدد باتفاق دولي عند قيمة دقيقة قدرها 6.022 140 76 × 10²³ لكل مول، بوصف ذلك جزءًا من إعادة تعريف النظام الدولي للوحدات. وللحسابات اليومية، تكفي الدقة 6.022 × 10²³. تستخدم هذه الآلة الحاسبة القيمة الدقيقة، 6.022 140 76 × 10²³، ولذلك فإن كل رقم تعرضه صحيح.

صيغ تحويل المول

تغطي صيغتان كل تحويلات هذه الآلة الحاسبة.

من المولات إلى الجسيمات

$\text{Particles} = \text{Moles} \times 6.02214076 \times 10^{23}$

اضرب عدد المولات في عدد أفوغادرو للحصول على عدد الذرات أو الجزيئات.

من الجسيمات إلى المولات

$\text{Moles} = \frac{\text{Particles}}{6.02214076 \times 10^{23}}$

اقسم عدد الجسيمات على عدد أفوغادرو للحصول على عدد المولات.

كيفية استخدام آلة حاسبة لتحويل المولات

لتحويل المولات إلى ذرات أو جزيئات:

1. اختر نوع الجسيم: ذرات أو جزيئات.
2. أدخل عدد المولات.
3. يظهر عدد الجسيمات تلقائيًا.

لتحويل الذرات أو الجزيئات إلى مولات:

1. اختر نوع الجسيم: ذرات أو جزيئات.
2. أدخل عدد الجسيمات. تُقبل الكتابة بالصيغة العلمية مثل 3.011e23.
3. يظهر عدد المولات تلقائيًا.

تنتقل الآلة الحاسبة إلى الصيغة العلمية للنتائج الكبيرة جدًا أو الصغيرة جدًا، حتى لا تظهر سلاسل طويلة من الأصفار على الشاشة.

مثال محلول

مثال 1: من المولات إلى الجزيئات. كم عدد جزيئات الماء الموجودة في 0.05 مول من الماء؟

$0.05 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 3.011070 \times 10^{22} \text{ molecules}$

مثال 2: من الذرات إلى المولات. كم عدد المولات الموجودة في 1.204428 × 10²⁴ ذرة كربون؟

$\frac{1.204428 \times 10^{24}}{6.02214076 \times 10^{23}} = 2 \text{ mol}$

مثال 3: من المولات إلى الذرات. كم عدد ذرات الصوديوم الموجودة في 0.25 مول من كلوريد الصوديوم (NaCl)؟

$0.25 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 1.505535 \times 10^{23} \text{ atoms}$

يعطي هذا عدد ذرات الصوديوم فقط. ويوجد أيضًا عدد مساوٍ من ذرات الكلور، لأن كل وحدة من NaCl تحتوي على ذرة واحدة من كل عنصر.

الأخطاء الشائعة في تحويلات المول

الخلط بين الذرات والجزيئات. يحتوي مول واحد من الماء (H₂O) على 6.022 × 10²³ جزيئًا، لكن كل جزيء يحتوي على 3 ذرات، ولذلك يحتوي المول إجمالًا على 1.8066 × 10²⁴ ذرة.

تجاهل معاملات المعادلة. في 2H₂ + O₂ → 2H₂O، يعني المعامل 2 أمام H₂ وجود 2 مول من غاز الهيدروجين، أو 2 × 6.022 × 10²³ = 1.2044 × 10²⁴ جزيئًا، وليس ما يعادل مولًا واحدًا.

نسيان التفكك في المحلول. يؤدي إذابة 1 مول من NaCl في الماء إلى إنتاج 1 مول من أيونات Na⁺ و1 مول من أيونات Cl⁻، أي ما مجموعه 2 مول من الجسيمات الذائبة.

تقريب عدد أفوغادرو مبكرًا جدًا. يؤدي استخدام 6 × 10²³ بدلًا من 6.022 × 10²³ إلى إدخال خطأ يتزايد خلال الحساب متعدد الخطوات.

العدّ المزدوج للترميز العلمي. القيمة المكتوبة على صورة 3.011e23 تتضمن بالفعل × 10²³. ولا ينبغي ضربها في عدد أفوغادرو مرة ثانية.

تاريخ المول وعدد أفوغادرو

في 1811، اقترح أميديو أفوغادرو أن الحجوم المتساوية من الغاز عند درجة الحرارة والضغط نفسيهما تحتوي على أعداد متساوية من الجزيئات، وهي فكرة ساعدت على الفصل بين مفهومي الذرات والجزيئات. ولم يكن يعرف العدد الفعلي للجسيمات.

في عقد 1860، حسب يوهان يوزف لوشميت عدد الجزيئات في حجم ثابت من الغاز، مقدمًا تقديرًا مبكرًا مرتبطًا بما أصبح عدد أفوغادرو. وفي 1909، قاس الفيزيائي الفرنسي جان بيرَن الثابت تجريبيًا باستخدام ملاحظات الحركة البراونية. وحصل بيرَن على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1926، إلى حد كبير تقديرًا لهذا العمل.

أدخل الكيميائي فيلهلم أوستفالد مصطلح «مول» نحو 1896. وأصبح المول وحدة أساسية رسمية في النظام الدولي للوحدات في 1971، وكان يُعرَّف آنذاك بأنه كمية المادة التي تحتوي على عدد من الكيانات الأولية يساوي عدد الذرات الموجودة في 12 غرامًا من الكربون-12. وفي 2019، أُعيد تعريف النظام الدولي للوحدات بحيث أصبح عدد أفوغادرو نفسه نقطة المرجع الثابتة، وثُبّت عند قيمة دقيقة قدرها 6.022 140 76 × 10²³ لكل مول.

الأسئلة الشائعة

ما هو المول في الكيمياء؟ المول هو وحدة النظام الدولي لكمية المادة. ويحتوي مول واحد دائمًا على 6.022 × 10²³ كيانًا أوليًا، سواء أكانت ذرات أم جزيئات أم أيونات. وقد عُرّف العدد بحيث تكون كتلة مول واحد من ذرات الكربون-12 مساوية تمامًا لـ 12 غرامًا، مما يتيح للكيميائيين عدّ الجسيمات عن طريق وزنها.

كيف يُحسب عدد الذرات من المولات؟ اضرب عدد المولات في عدد أفوغادرو. فمثلًا، يحتوي 2 مول من الكربون على 2 × 6.022 × 10²³ = 1.2044 × 10²⁴ ذرة.

كيف يُحسب عدد المولات من عدد الجسيمات؟ اقسم عدد الجسيمات على عدد أفوغادرو. فمثلًا، يساوي عدد جزيئات الماء 3.011070 × 10²³ جزيئًا 3.011070 × 10²³ ÷ 6.02214076 × 10²³ = 0.5 مول من الماء.

هل عدد أفوغادرو نفسه لكل مادة؟ نعم. يحتوي مول واحد من أي مادة على 6.022 × 10²³ جسيمًا. وما يختلف بين المواد هو الكتلة المولية، أي كتلة مول واحد، المقاسة بالغرام لكل مول.

ما الفرق بين عدّ الذرات وعدّ الجزيئات؟ الحساب نفسه، لكن نوع الجسيم مهم. يحتوي مول واحد من الماء على 6.022 × 10²³ جزيئًا. وبما أن كل جزيء ماء يحتوي على 3 ذرات، فإن العينة نفسها تحتوي على 1.8066 × 10²⁴ ذرة.

لماذا عدد أفوغادرو كبير إلى هذا الحد؟ كتلة الذرات الفردية صغيرة للغاية، ولذلك يلزم عدد هائل منها قبل أن تصبح الكتلة الكلية كبيرة بما يكفي لقياسها على مقياس المختبر. وعدد أفوغادرو هو القيمة المحددة التي تجعل وحدات الكتلة الذرية متوافقة مع الغرام لكل مول.

المراجع

1. المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. «النظام الدولي للوحدات (SI)» (الطبعة 9، 2019).
2. بيتروتشي، ر. هـ.، هيرينغ، ف. ج.، مادورا، ج. د.، وبِسّونيت، ج. «الكيمياء العامة: المبادئ والتطبيقات الحديثة» (الطبعة 11). بيرسون، 2017.
3. ينسن، و. ب. «أصل مفهوم المول». مجلة تعليم الكيمياء، 87(10)، 2010.
4. المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). «الثوابت الفيزيائية الأساسية: ثابت أفوغادرو».