Mooli-muunnin - Muunna moolit atomeiksi ja molekyyleiksi

Mikä on moolimuunnin?

Moolimuunnin on työkalu, joka muuntaa moolimäärän näytteessä olevien hiukkasten määräksi ja päinvastoin. Se käyttää Avogadron lukua, 6,022 × 10²³, joka ilmaisee hiukkasten määrän yhdessä minkä tahansa aineen moolissa.

Atomit ja molekyylit ovat aivan liian pieniä ja niitä on aivan liian paljon, jotta ne voitaisiin laskea yksitellen. Yksi vesipisara sisältää enemmän molekyylejä kuin havaittavassa maailmankaikkeudessa on tähtiä. Kemistit ratkaisevat tämän laskemalla yksittäisten hiukkasten sijaan mooleja samalla tavalla kuin ostaja ostaa munia tusinoittain eikä yksi kerrallaan.

Mikä on Avogadron luku?

Avogadron luku on aineen yhdessä moolissa olevien alkeishiukkasten määrä: 6,022 × 10²³. Se on nimetty italialaisen tiedemiehen Amedeo Avogadron mukaan, vaikka hän ei itse koskaan laskenut tätä arvoa.

Vuodesta 2019 lähtien luku on kansainvälisellä sopimuksella määritelty täsmälleen arvoksi 6,022 140 76 × 10²³ moolia kohden osana SI-yksikköjärjestelmän uudelleenmäärittelyä. Arkisissa laskuissa 6,022 × 10²³ on riittävän tarkka. Tämä laskin käyttää tarkkaa arvoa 6,022 140 76 × 10²³, joten jokainen sen näyttämä numero on oikein.

Moolimuunnoksen kaavat

Kaksi kaavaa kattaa kaikki tämän laskimen tekemät muunnokset.

Mooleista hiukkasiksi

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

Kerro moolien määrä Avogadron luvulla saadaksesi atomien tai molekyylien määrän.

Hiukkasista mooleiksi

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

Jaa hiukkasten määrä Avogadron luvulla saadaksesi moolien määrän.

Moolimuunnoslaskimen käyttö

Moolien muuntaminen atomeiksi tai molekyyleiksi:

1. Valitse hiukkastyyppi: atomit tai molekyylit.
2. Syötä moolien määrä.
3. Hiukkasten määrä tulee näkyviin automaattisesti.

Atomien tai molekyylien muuntaminen mooleiksi:

1. Valitse hiukkastyyppi: atomit tai molekyylit.
2. Syötä hiukkasten määrä. Tieteellinen merkintätapa, kuten 3.011e23, hyväksytään.
3. Moolien määrä tulee näkyviin automaattisesti.

Laskin käyttää hyvin suurissa tai hyvin pienissä tuloksissa tieteellistä merkintätapaa, jotta näytölle ei tule pitkiä nollajonoja.

Laskuesimerkki

Esimerkki 1: mooleista molekyyleiksi. Kuinka monta vesimolekyyliä on 0,05 moolissa vettä?

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

Esimerkki 2: atomeista mooleiksi. Kuinka monta moolia on 1,204428 × 10²⁴ hiiliatomissa?

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

Esimerkki 3: moolien muuntaminen atomeiksi. Kuinka monta natriumatomia on 0,25 moolissa natriumkloridia (NaCl)?

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

Tämä on vain natriumatomien määrä. Klooriatomeja on yhtä paljon, koska jokaisessa NaCl-yksikössä on yksi kumpaakin atomia.

Yleiset virheet moolimuunnoksissa

Atomien ja molekyylien sekoittaminen. Yksi mooli vettä (H₂O) sisältää 6,022 × 10²³ molekyyliä, mutta jokaisessa molekyylissä on 3 atomia, joten yhteensä siinä on 1,8066 × 10²⁴ atomia.

Yhtälön kertoimien huomiotta jättäminen. Yhtälössä 2H₂ + O₂ → 2H₂O kerroin 2 yhdisteen H₂ edessä tarkoittaa 2 moolia vetykaasua eli 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ molekyyliä, ei yhden moolin määrää.

Dissosiaation unohtaminen liuoksessa. Kun 1 mooli NaCl:ää liuotetaan veteen, muodostuu 1 mooli Na⁺-ioneja ja 1 mooli Cl⁻-ioneja, joten liuenneita hiukkasia on yhteensä 2 moolia.

Avogadron luvun liian aikainen pyöristäminen. Arvon 6 × 10²³ käyttäminen arvon 6,022 × 10²³ sijaan aiheuttaa virheen, joka kasvaa monivaiheisen laskun aikana.

Tieteellisen merkintätavan laskeminen kahdesti. Arvo 3.011e23 sisältää jo tekijän × 10²³. Sitä ei pidä kertoa Avogadron luvulla uudelleen.

Moolin ja Avogadron luvun historia

Vuonna 1811 Amedeo Avogadro esitti, että yhtä suuret kaasutilavuudet samassa lämpötilassa ja paineessa sisältävät yhtä monta molekyyliä. Tämä ajatus auttoi erottamaan atomien ja molekyylien käsitteet toisistaan. Hän ei tiennyt hiukkasten todellista määrää.

1860-luvulla Johann Josef Loschmidt laski kiinteässä kaasutilavuudessa olevien molekyylien määrän ja esitti varhaisen arvion, joka liittyi myöhemmin Avogadron luvuksi kutsuttuun arvoon. Vuonna 1909 ranskalainen fyysikko Jean Perrin määritti vakion kokeellisesti Brownin liikkeen havaintojen avulla. Perrin sai 1926 Nobelin fysiikanpalkinnon pääasiassa tämän työn ansiosta.

Kemisti Wilhelm Ostwald otti termin ”mooli” käyttöön noin vuonna 1896. Moolista tuli SI-järjestelmän perusyksikkö vuonna 1971. Se määriteltiin tuolloin ainemääräksi, joka sisältää yhtä monta alkeisyksikköä kuin 12 grammassa hiili-12-atomeja on. Vuonna 2019 SI-järjestelmä määriteltiin uudelleen siten, että Avogadron luvusta itsestään tuli kiinteä viitearvo, joka on täsmälleen 6,022 140 76 × 10²³ moolia kohden.

Usein kysyttyä

Mikä mooli on kemiassa? Mooli on ainemäärän SI-yksikkö. Yksi mooli sisältää aina 6,022 × 10²³ alkeisyksikköä, olivatpa ne atomeja, molekyylejä tai ioneja. Luku on määritelty niin, että yhden moolin hiili-12-atomien massa on täsmälleen 12 grammaa, minkä ansiosta kemistit voivat laskea hiukkasia punnitsemalla niitä.

Miten atomien määrä lasketaan mooleista? Kerro moolien määrä Avogadron luvulla. Esimerkiksi 2 moolia hiiltä sisältää 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ atomia.

Miten moolien määrä lasketaan hiukkasmäärästä? Jaa hiukkasten määrä Avogadron luvulla. Esimerkiksi 3,011070 × 10²³ vesimolekyyliä on 3,011070 × 10²³ ÷ 6,02214076 × 10²³ = 0,5 moolia vettä.

Onko Avogadron luku sama kaikille aineille? Kyllä. Yksi mooli mitä tahansa ainetta sisältää 6,022 × 10²³ hiukkasta. Aineiden välillä eroaa moolimassa eli yhden moolin massa, joka ilmoitetaan grammoina moolia kohden.

Mitä eroa on atomien ja molekyylien laskemisella? Laskutoimitus on sama, mutta hiukkastyyppi vaikuttaa. Yksi mooli vettä on 6,022 × 10²³ molekyyliä. Koska jokaisessa vesimolekyylissä on 3 atomia, sama näyte sisältää 1,8066 × 10²⁴ atomia.

Miksi Avogadron luku on niin suuri? Yksittäisten atomien massa on erittäin pieni, joten niitä tarvitaan valtava määrä, ennen kuin kokonaismassa on riittävän suuri laboratoriomittakaavassa mitattavaksi. Avogadron luku on täsmällinen arvo, joka yhdistää atomimassayksikön ja gramman moolia kohden.

Lähteet

1. Kansainvälinen painojen ja mittojen toimisto. ”The International System of Units (SI)” (9. painos, 2019).
2. Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D. & Bissonnette, C. ”General Chemistry: Principles and Modern Applications” (11. painos). Pearson, 2017.
3. Jensen, W. B. ”The Origin of the Mole Concept.” Journal of Chemical Education, 87(10), 2010.
4. National Institute of Standards and Technology (NIST). ”Fundamental Physical Constants: Avogadro Constant.”