Převodník molů - Převod molů na atomy a molekuly

Co je převodník molů?

Převodník molů je nástroj, který převádí mezi látkovým množstvím v molech a počtem částic (atomů, molekul nebo iontů) ve vzorku. Využívá Avogadrovu konstantu, 6,022 × 10²³, tedy počet částic v jednom molu libovolné látky.

Atomy a molekuly jsou příliš malé a je jich příliš mnoho na to, aby se daly počítat jednotlivě. Jediná kapka vody obsahuje více molekul, než je hvězd v pozorovatelném vesmíru. Chemici tento problém řeší počítáním v molech místo jednotlivých částic, podobně jako zákazník kupuje vejce po tuctech, nikoli po jednom.

Co je Avogadrova konstanta?

Avogadrova konstanta je počet elementárních částic v jednom molu látky: 6,022 × 10²³. Je pojmenována po italském vědci Amedeu Avogadrovi, který však tuto hodnotu sám nikdy nevypočítal.

Od 2019 je tato konstanta mezinárodní dohodou stanovena přesně na 6,022 140 76 × 10²³ částic na mol v rámci nové definice soustavy jednotek SI. Pro běžné výpočty je 6,022 × 10²³ dostatečně přesná hodnota. Tato kalkulačka používá přesnou hodnotu, 6,022 140 76 × 10²³, takže každá zobrazená číslice je správná.

Vzorce pro převody molů

Všechny převody, které tato kalkulačka provádí, pokrývají dva vzorce.

Z molů na částice

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

Počet molů vynásobte Avogadrovou konstantou a získáte počet atomů nebo molekul.

Z částic na moly

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

Počet částic vydělte Avogadrovou konstantou a získáte látkové množství v molech.

Jak používat kalkulačku pro převod molů

Převod molů na atomy nebo molekuly:

1. Zvolte typ částic: atomy nebo molekuly.
2. Zadejte počet molů.
3. Počet částic se zobrazí automaticky.

Převod atomů nebo molekul na moly:

1. Zvolte typ částic: atomy nebo molekuly.
2. Zadejte počet částic. Přijímá se také vědecký zápis, například 3.011e23.
3. Počet molů se zobrazí automaticky.

U velmi velkých nebo velmi malých výsledků kalkulačka přepne na vědecký zápis, takže se na obrazovce nezobrazují dlouhé řetězce nul.

Příklad výpočtu

Příklad 1: převod molů na molekuly. Kolik molekul vody je v 0,05 molu vody?

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

Příklad 2: převod atomů na moly. Kolik molů je v 1,204428 × 10²⁴ atomech uhlíku?

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

Příklad 3: převod molů na atomy. Kolik atomů sodíku je v 0,25 molu chloridu sodného (NaCl)?

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

To udává pouze počet atomů sodíku. Přítomen je také stejný počet atomů chloru, protože každá jednotka NaCl obsahuje jeden atom každého prvku.

Časté chyby při převodech molů

Záměna atomů a molekul. Jeden mol vody (H₂O) obsahuje 6,022 × 10²³ molekul, ale každá molekula má 3 atomy, takže celkem obsahuje 1,8066 × 10²⁴ atomů.

Opomenutí koeficientů v rovnici. V rovnici 2H₂ + O₂ → 2H₂O znamená koeficient 2 před H₂ 2 moly vodíku, ne jeden mol, tedy 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ molekul.

Opomenutí disociace v roztoku. Rozpuštěním 1 molu NaCl ve vodě vznikne 1 mol iontů Na⁺ a 1 mol iontů Cl⁻, celkem tedy 2 moly rozpuštěných částic.

Příliš brzké zaokrouhlení Avogadrovy konstanty. Použití hodnoty 6 × 10²³ místo 6,022 × 10²³ způsobí chybu, která se při vícekrokovém výpočtu zvětšuje.

Dvojí započítání vědeckého zápisu. Hodnota zapsaná jako 3.011e23 již zahrnuje × 10²³. Neměla by se podruhé násobit Avogadrovou konstantou.

Historie molu a Avogadrovy konstanty

V 1811 Amedeo Avogadro navrhl, že stejné objemy plynu při stejné teplotě a tlaku obsahují stejný počet molekul; tato myšlenka pomohla oddělit pojmy atomů a molekul. Skutečný počet částic neznal.

V 1860. letech Johann Josef Loschmidt vypočítal počet molekul v pevném objemu plynu a získal jeden z prvních odhadů veličiny související s tím, co se později stalo Avogadrovou konstantou. V 1909 francouzský fyzik Jean Perrin tuto konstantu experimentálně změřil na základě pozorování Brownova pohybu. Perrin za tuto práci z velké části obdržel 1926 Nobelovu cenu za fyziku.

Chemik Wilhelm Ostwald zavedl pojem „mol“ kolem roku 1896. Mol se stal oficiální základní jednotkou SI v 1971. Tehdy byl definován jako látkové množství obsahující tolik elementárních entit, kolik je atomů v 12 gramech uhlíku-12. V 2019 byla soustava SI nově definována tak, že samotná Avogadrova konstanta se stala pevně stanovenou referenční hodnotou, přesně 6,022 140 76 × 10²³ na mol.

Často kladené otázky

Co je mol v chemii? Mol je jednotka SI pro látkové množství. Jeden mol vždy obsahuje 6,022 × 10²³ elementárních entit, ať už jde o atomy, molekuly nebo ionty. Tato hodnota je definována tak, že jeden mol atomů uhlíku-12 má hmotnost přesně 12 gramů, což chemikům umožňuje počítat částice jejich vážením.

Jak se z molů vypočítá počet atomů? Počet molů vynásobte Avogadrovou konstantou. Například 2 moly uhlíku obsahují 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ atomů.

Jak se z počtu částic vypočítá počet molů? Počet částic vydělte Avogadrovou konstantou. Například 3,011070 × 10²³ molekul vody odpovídá 3,011070 × 10²³ ÷ 6,02214076 × 10²³ = 0,5 molu vody.

Je Avogadrova konstanta stejná pro každou látku? Ano. Jeden mol libovolné látky obsahuje 6,022 × 10²³ částic. Látky se liší molární hmotností, tedy hmotností jednoho molu, která se udává v gramech na mol.

Jaký je rozdíl mezi počítáním atomů a počítáním molekul? Výpočet je stejný, ale záleží na typu částic. Jeden mol vody obsahuje 6,022 × 10²³ molekul. Protože každá molekula vody obsahuje 3 atomy, stejný vzorek obsahuje 1,8066 × 10²⁴ atomů.

Proč je Avogadrova konstanta tak velká? Jednotlivé atomy mají nepatrnou hmotnost, takže je jich zapotřebí obrovské množství, aby byla jejich celková hmotnost dostatečně velká pro měření v laboratorním měřítku. Avogadrova konstanta je konkrétní hodnota, díky níž atomové hmotnostní jednotky odpovídají gramům na mol.

Reference

1. Mezinárodní úřad pro míry a váhy. „Mezinárodní soustava jednotek (SI)“ (9. vydání, 2019).
2. Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D. a Bissonnette, C. „Obecná chemie: principy a moderní aplikace“ (11. vydání). Pearson, 2017.
3. Jensen, W. B. „Původ pojmu mol“. Journal of Chemical Education, 87(10), 2010.
4. Národní institut pro standardy a technologie (NIST). „Základní fyzikální konstanty: Avogadrova konstanta.“