Калькулятор перетворення молів - Конвертація молів в атоми та молекули

Що таке конвертер молів?

Конвертер молів — це інструмент для перетворення кількості речовини в молях на кількість частинок у зразку (атомів, молекул або йонів) і навпаки. Він використовує число Авогадро, 6,022 × 10²³, тобто кількість частинок в одному молі будь-якої речовини.

Атоми й молекули надто малі та численні, щоб рахувати їх по одному. В одній краплі води міститься більше молекул, ніж зір у спостережуваному Всесвіті. Хіміки розв’язують цю проблему, рахуючи в молях, а не окремих частинках, так само як покупець купує яйця десятками, а не по одному.

Що таке число Авогадро?

Число Авогадро — це кількість елементарних частинок в одному молі речовини: 6,022 × 10²³. Воно назване на честь італійського науковця Амедео Авогадро, хоча сам він ніколи не обчислював його значення.

Починаючи з 2019 року, міжнародною угодою це число точно встановлено на рівні 6,022 140 76 × 10²³ на моль у межах перевизначення системи одиниць SI. Для повсякденних обчислень достатньо точності 6,022 × 10²³. Цей калькулятор використовує точне значення 6,022 140 76 × 10²³, тому кожна показана ним цифра є правильною.

Формули перетворення молів

Дві формули охоплюють усі перетворення, які виконує цей калькулятор.

Молі в частинки

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

Помножте кількість молів на число Авогадро, щоб отримати кількість атомів або молекул.

Частинки в молі

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

Поділіть кількість частинок на число Авогадро, щоб отримати кількість молів.

Як користуватися калькулятором перетворення молів

Перетворення молів на атоми або молекули:

1. Виберіть тип частинок: атоми або молекули.
2. Введіть кількість молів.
3. Кількість частинок з’явиться автоматично.

Перетворення атомів або молекул на молі:

1. Виберіть тип частинок: атоми або молекули.
2. Введіть кількість частинок. Приймається науковий запис, наприклад 3.011e23.
3. Кількість молів з’явиться автоматично.

Для дуже великих або дуже малих результатів калькулятор переходить до наукового запису, щоб на екрані не відображалися довгі рядки нулів.

Приклад обчислення

Приклад 1: молі в молекули. Скільки молекул води міститься в 0,05 моля води?

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

Приклад 2: атоми в молі. Скільки молів міститься в 1,204428 × 10²⁴ атомах Карбону?

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

Приклад 3: молі в атоми. Скільки атомів Натрію міститься в 0,25 моля натрій хлориду (NaCl)?

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

Це лише кількість атомів Натрію. Така сама кількість атомів Хлору також присутня, оскільки кожна формульна одиниця NaCl містить по одному атому кожного елемента.

Поширені помилки під час перетворення молів

Плутанина між атомами й молекулами. Один моль води (H₂O) містить 6,022 × 10²³ молекул, але кожна молекула має 3 атоми, тому загалом він містить 1,8066 × 10²⁴ атомів.

Ігнорування коефіцієнтів рівняння. У реакції 2H₂ + O₂ → 2H₂O коефіцієнт 2 перед H₂ означає 2 молі водню, або 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ молекул, а не кількість речовини в один моль.

Нехтування дисоціацією в розчині. Розчинення 1 моля NaCl у воді утворює 1 моль йонів Na⁺ і 1 моль йонів Cl⁻, тобто загалом 2 молі розчинених частинок.

Завчасне округлення числа Авогадро. Використання 6 × 10²³ замість 6,022 × 10²³ спричиняє похибку, яка зростає під час багатоетапного обчислення.

Подвійний підрахунок у науковому записі. Значення, записане як 3.011e23, уже містить множник × 10²³. Його не слід вдруге множити на число Авогадро.

Історія моля та числа Авогадро

У 1811 році Амедео Авогадро припустив, що однакові об’єми газу за однакових температури й тиску містять однакову кількість молекул. Ця ідея допомогла розмежувати поняття атомів і молекул. Фактичної кількості частинок він не знав.

У 1860-х роках Йоганн Йозеф Лошмідт обчислив кількість молекул у фіксованому об’ємі газу, отримавши одну з перших оцінок величини, яка згодом стала числом Авогадро. У 1909 році французький фізик Жан Перрен експериментально виміряв цю сталу, використовуючи спостереження броунівського руху. Значною мірою за цю роботу Перрен отримав 1926 року Нобелівську премію з фізики.

Хімік Вільгельм Оствальд запровадив термін «моль» приблизно в 1896 році. Моль став офіційною базовою одиницею SI у 1971 році; на той час його визначали як кількість речовини, що містить стільки елементарних частинок, скільки атомів міститься в 12 грамах Карбону-12. У 2019 році систему SI перевизначили, і саме число Авогадро стало фіксованою опорною величиною, встановленою точно на рівні 6,022 140 76 × 10²³ на моль.

Поширені запитання

Що таке моль у хімії? Моль — це одиниця SI для кількості речовини. Один моль завжди містить 6,022 × 10²³ елементарних частинок, будь то атоми, молекули чи йони. Визначення побудовано так, що один моль атомів Карбону-12 має масу рівно 12 грамів, завдяки чому хіміки можуть рахувати частинки за їхньою масою.

Як обчислити кількість атомів за кількістю молів? Помножте кількість молів на число Авогадро. Наприклад, 2 молі Карбону містять 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2044 × 10²⁴ атомів.

Як обчислити кількість молів за кількістю частинок? Поділіть кількість частинок на число Авогадро. Наприклад, 3,011070 × 10²³ молекул води — це 3,011070 × 10²³ ÷ 6,02214076 × 10²³ = 0,5 моля води.

Чи однакове число Авогадро для всіх речовин? Так. Один моль будь-якої речовини містить 6,022 × 10²³ частинок. Різняться між речовинами молярні маси — маси одного моля, вимірювані в грамах на моль.

У чому різниця між підрахунком атомів і підрахунком молекул? Арифметика однакова, але тип частинок має значення. Один моль води — це 6,022 × 10²³ молекул. Оскільки кожна молекула води містить 3 атоми, такий самий зразок містить 1,8066 × 10²⁴ атомів.

Чому число Авогадро таке велике? Окремі атоми мають надзвичайно малу масу, тому потрібна величезна їх кількість, перш ніж загальна маса стане достатньою для вимірювання в лабораторних умовах. Число Авогадро — це конкретне значення, яке забезпечує відповідність атомних одиниць маси грамам на моль.

Джерела

1. Міжнародне бюро мір і ваг. «Міжнародна система одиниць (SI)» (9-те видання, 2019).
2. Петруччі, Р. Г., Геррінг, Ф. Г., Мадура, Д. Дж. і Біссонетт, К. «Загальна хімія: принципи та сучасні застосування» (11-те видання). Pearson, 2017.
3. Єнсен, В. Б. «Походження концепції моля». Journal of Chemical Education, 87(10), 2010.
4. Національний інститут стандартів і технологій (NIST). «Фундаментальні фізичні сталі: стала Авогадро».