Конвертор на моли - Преобразуване на моли в атоми и молекули

Какво представлява преобразувателят на молове?

Преобразувателят на молове е инструмент, който превръща молове в брой частици (атоми, молекули или йони) в дадена проба и обратно. Той използва числото на Авогадро, около 6,022 × 10²³, броя на частиците в един мол от всяко вещество.

Атомите и молекулите са твърде малки и твърде многобройни, за да се броят един по един. Химиците решават този проблем, като броят в молове вместо в отделни частици, подобно на купувач, който взема яйца на дузини, а не по едно.

Какво представлява числото на Авогадро?

Числото на Авогадро е броят на елементарните частици в един мол от дадено вещество: около 6,022 × 10²³. Наречено е на италианския учен Амедео Авогадро, макар че той никога не е изчислявал стойността сам.

От 2019 насам числото е зададено с международно споразумение на точно 6,022 140 76 × 10²³ на мол, като част от предефинирането на Международната система единици (SI). Стойността няма измервателна неопределеност. Този калкулатор използва точната стойност и показва резултатите със седем значещи цифри. За груби изчисления на ръка 6,022 × 10²³ е достатъчно близко.

Формули за преобразуване на молове

Две формули обхващат всички преобразувания, които този калкулатор извършва.

От молове към частици

$\text{Частици} = \text{Молове} \times 6.02214076 \times 10^{23}$

Умножете броя на моловете по числото на Авогадро, за да получите броя на атомите или молекулите.

От частици към молове

$\text{Молове} = \frac{\text{Частици}}{6.02214076 \times 10^{23}}$

Разделете броя на частиците на числото на Авогадро, за да получите броя на моловете.

Как се използва калкулаторът за преобразуване на молове

За преобразуване на молове в атоми или молекули:

1. Изберете тип частици: атоми или молекули.
2. Въведете броя на моловете.
3. Броят на частиците се показва автоматично.

За преобразуване на атоми или молекули в молове:

1. Изберете тип частици: атоми или молекули.
2. Въведете броя на частиците. Приема се научен запис, например 3.011e23.
3. Броят на моловете се показва автоматично.

Калкулаторът преминава към научен запис при много големи или много малки резултати, така че на екрана да не се показват дълги редици от нули.

Примерни изчисления

Резултатите по-долу са стойностите, които калкулаторът показва при използване на точната константа.

Пример 1: от молове към молекули. Колко молекули вода има в 0,05 мола вода?

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

Пример 2: от атоми към молове. Колко мола има в 1,204428 × 10²⁴ въглеродни атома?

$\frac{1.204428 \times 10^{24}}{6.02214076 \times 10^{23}} = 2.0 \text{ mol}$

Пример 3: от молове към атоми. Колко натриеви атома има в 0,25 мола натриев хлорид (NaCl)?

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

Това дава само броя на натриевите атоми. Налице е и същият брой хлорни атоми, тъй като всяка единица NaCl съдържа по един атом от всеки елемент.

Често срещани грешки при преобразуване на молове

Объркване на атомите с молекулите. Един мол вода (H₂O) съдържа 6,022141 × 10²³ молекули, но всяка молекула има 3 атома, така че общо съдържа 1,806642 × 10²⁴ атома.

Пренебрегване на коефициентите в уравнението. В 2H₂ + O₂ → 2H₂O коефициентът 2 пред H₂ означава 2 мола водороден газ, или 2 × 6,02214076 × 10²³ = 1,204428 × 10²⁴ молекули, а не количество от един мол.

Забравяне на дисоциацията в разтвор. Разтварянето на 1 мол NaCl във вода образува 1 мол Na⁺ йони и 1 мол Cl⁻ йони, или общо 2 мола разтворени частици.

Прекалено ранно закръгляне на числото на Авогадро. Използването на 6 × 10²³ вместо 6,022 × 10²³ внася грешка, която нараства при многостъпково изчисление.

Двойно отчитане на научния запис. Стойност, записана като 3.011e23, вече включва × 10²³. Тя не трябва да се умножава по числото на Авогадро втори път.

История на мола и числото на Авогадро

През 1811 Амедео Авогадро предлага, че равни обеми газ при една и съща температура и налягане съдържат равен брой молекули, идея, която помага да се разграничат понятията атом и молекула. Той не знае действителния брой частици.

През 1865 Йохан Йозеф Лошмид прави първата оценка на броя на молекулите в кубичен сантиметър газ. Броят на молекулите в един мол е изведен по-късно от нея. В началото на 1900-те години френският физик Жан Перен потвърждава експериментално, че молекулите съществуват, отчасти чрез изследването си на брауновото движение. За тази работа върху „прекъснатата структура на материята“ той получава Нобеловата награда за физика за 1926.

Химикът Вилхелм Оствалд въвежда термина „мол“. Молът става основна единица в SI през 1971 и по това време е определен като количеството вещество, което съдържа толкова елементарни единици, колкото атоми има в 12 грама въглерод-12. През 2019 системата SI е предефинирана така, че самото число на Авогадро става фиксираната отправна точка. Днес един мол съдържа точно 6,022 140 76 × 10²³ елементарни единици.

Често задавани въпроси

Какво е мол в химията? Молът е единицата в SI за количество вещество. Един мол винаги съдържа 6,022 140 76 × 10²³ елементарни единици, независимо дали са атоми, молекули или йони. Преди 2019 молът е определен така, че един мол атоми на въглерод-12 да има маса точно 12 грама. От 2019 насам тази маса е много близка до 12 грама, но вече не е точна. И в двата случая химиците могат да броят частици, като ги претеглят.

Как се изчислява броят на атомите от моловете? Умножете броя на моловете по числото на Авогадро. Например 2 мола въглерод съдържат 2 × 6,02214076 × 10²³ = 1,204428 × 10²⁴ атома.

Как се изчислява броят на моловете от броя на частиците? Разделете броя на частиците на числото на Авогадро. Например 3,011070 × 10²³ молекули вода са 3,011070 × 10²³ ÷ 6,02214076 × 10²³ = 0,5 мола вода.

Еднакво ли е числото на Авогадро за всички вещества? Да. Един мол от всяко вещество съдържа 6,022 140 76 × 10²³ частици. Различна при отделните вещества е моларната маса, масата на един мол, измервана в грамове на мол.

Каква е разликата между броенето на атоми и броенето на молекули? Аритметиката е същата, но видът на частицата има значение. Един мол вода са 6,022141 × 10²³ молекули. Тъй като всяка водна молекула съдържа 3 атома, същата проба съдържа 1,806642 × 10²⁴ атома.

Защо числото на Авогадро е толкова голямо? Отделните атоми имат изключително малка маса, затова е необходим огромен брой от тях, преди общата маса да стане достатъчно голяма, за да бъде измерена в лабораторни условия. Числото на Авогадро е конкретната стойност, която свързва атомните единици за маса с грамове на мол.

Източници

1. National Institute of Standards and Technology (NIST). CODATA Value: Avogadro constant. Константа на Авогадро — N_A = 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹, точна стойност.
2. International Bureau of Weights and Measures (BIPM). SI base unit: mole. Мол — един мол съдържа точно 6,022 140 76 × 10²³ елементарни единици.
3. National Institute of Standards and Technology (NIST). Redefining the Mole. Предефиниране на мола — хипотезата на Авогадро за равните обеми; молът е добавен към SI през 1971; предишното определение чрез въглерод-12.
4. Masaryk University, Loschmidt Laboratories. Physics Work of Josef Loschmidt. Работата на Йозеф Лошмид във физиката — хипотезата на Авогадро от 1811, липсата на негова оценка и оценката на Лошмид от 1865.
5. Nobel Prize Outreach. Jean Baptiste Perrin – Facts. Факти за Перен — Нобелова награда за физика за 1926; експерименти с брауновото движение.