Mol dan pemalar Avogadro

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: mol dan pemalar Avogadro. Mol ialah unit membilang bagi ahli kimia, dan ia idea yang menghubungkan dunia atom yang tidak nampak dengan kuantiti yang benar-benar boleh anda timbang dan ukur. Sebaik sahaja anda selesa menukar antara mol dan bilangan zarah, selebihnya konsep mol, jisim, isi padu gas, formula dan persamaan, hanyalah menambah satu langkah lagi kepada kemahiran yang sama, jadi berbaloi membina asas ini dengan teliti semasa anda mengharungi Kimia SPM.

Apa itu mol

Atom, molekul dan ion terlalu kecil dan terlalu banyak untuk dibilang satu demi satu, jadi ahli kimia mengumpulkannya menjadi bungkusan bersaiz piawai yang dipanggil mol. Mol ialah unit SI bagi amaun bahan, sama seperti dozen ialah unit untuk membilang telur, cuma mol ialah nombor yang sangat besar, dipilih untuk sepadan dengan saiz atom. Setiap kali anda mempunyai “satu mol” sesuatu, anda mempunyai bilangan zarahnya yang tetap dan diketahui.

Pemalar Avogadro

Bilangan zarah dalam satu mol dipanggil pemalar Avogadro (simbol NA). Nilainya ialah Pemalar Avogadro ialah 6.02 x 10²³ mol⁻¹. Dengan kata lain, satu mol mana-mana bahan mengandungi 6.02 x 10²³ mol⁻¹ zarah, bilangan yang sama sama ada zarah itu atom besi, molekul air, atau ion natrium. Unit pemalar Avogadro ialah mol⁻¹ (“per mol”), kerana ia memberitahu anda berapa banyak zarah per mol.

Perkataan zarah sengaja bersifat umum. Satu mol bahan boleh bermaksud:

• atom, satu mol helium mengandungi 6.02 x 10²³ mol⁻¹ atom helium;
• molekul, satu mol air mengandungi 6.02 x 10²³ mol⁻¹ molekul air;
• ion, satu mol natrium klorida mengandungi 6.02 x 10²³ mol⁻¹ ion natrium dan 6.02 x 10²³ mol⁻¹ ion klorida;
• elektron, satu mol elektron ialah 6.02 x 10²³ mol⁻¹ elektron.

Kerana “satu mol” boleh merujuk kepada zarah yang berbeza, anda mesti sentiasa menyatakan zarah yang dimaksudkan. Ini salah satu perkara yang paling banyak ditanda dalam seluruh bab.

Hubungan utama

Untuk menukar antara amaun dalam mol dan bilangan zarah sebenar, gunakan:

Bilangan zarah = bilangan mol (n) × pemalar Avogadro (NA)

dan, disusun semula,

Bilangan mol (n) = bilangan zarah ÷ pemalar Avogadro (NA)

Segala-galanya pada standard ini kembali kepada dua bentuk persamaan yang sama ini.

Contoh penyelesaian

Soalan. Kira bilangan molekul dalam 2.5 mol karbon dioksida, CO₂. Kemudian nyatakan bilangan atom oksigen yang hadir. [NA = 6.02 x 10²³ mol⁻¹ mol⁻¹]

Langkah 1, Kenal pasti zarah dan amaun. Zarahnya ialah molekul CO₂, dan amaunnya ialah 2.5 mol.

Langkah 2, Gunakan bilangan zarah = n × NA. Bilangan molekul CO₂ = 2.5 × 6.02 x 10²³ mol⁻¹ = 1.505 × 10²⁴ molekul.

Langkah 3, Naikkan skala kepada atom jika diminta. Setiap molekul CO₂ mengandungi 2 atom oksigen, jadi bilangan atom oksigen = 2 × 1.505 × 10²⁴ = 3.01 × 10²⁴ atom oksigen.

Jawapan. 2.5 mol CO₂ mengandungi 1.505 × 10²⁴ molekul dan 3.01 × 10²⁴ atom oksigen.

Soalan latihan

Soalan. Satu sampel mengandungi 3.01 × 10²³ atom natrium. Berapakah bilangan mol atom natrium ini? [NA = 6.02 x 10²³ mol⁻¹ mol⁻¹]

Jawapan. n = bilangan zarah ÷ NA = (3.01 × 10²³) ÷ (6.02 x 10²³ mol⁻¹) = 0.5 mol atom natrium. (Sampel itu tepat separuh daripada pemalar Avogadro, jadi ia setengah mol.)

Petua peperiksaan

Dua tabiat melindungi markah di sini. Pertama, tulis persamaan yang anda gunakan dan gantikan dengan jelas, pemeriksa memberi markah kaedah walaupun aritmetik akhir tergelincir. Kedua, baca zarah dalam soalan dengan tepat: jika ia meminta atom tetapi memberi anda molekul, anda mesti mendarab dengan bilangan atom per molekul (seperti dua atom oksigen dalam CO₂). Perangkap yang kerap ialah gas dwiatom seperti O₂ atau Cl₂, satu mol molekul O₂ mengandungi dua mol atom oksigen. Mengasingkan “molekul” dan “atom” dalam kerja anda itulah yang menukar jawapan separuh betul kepada jawapan markah penuh.

Mengapa mol penting

Seluruh tujuan mol ialah ia menghubungkan yang boleh dibilang (bilangan zarah) dengan yang boleh ditimbang (jisim yang boleh anda letak pada neraca) dan, bagi gas, dengan isi padu yang boleh diukur. Dengan sendirinya, standard ini hanya membawa anda antara mol dan bilangan zarah, tetapi ia engsel bagi semua yang menyusul: dalam standard seterusnya anda akan melekatkan jisim pada mol melalui jisim molar, dan selepas itu isi padu gas melalui isi padu molar. Kerana hubungan yang sama, darab dengan NA satu arah, bahagi dengan NA arah yang lain, muncul semula dalam setiap satu pengiraan itu, melatihnya sehingga automatik memberi pulangan merentasi seluruh bab dan ke dalam stoikiometri dalam bab kemudian.

Rasa skala

Ia membantu untuk menghargai betapa besarnya pemalar Avogadro. Jika anda boleh membilang zarah pada kadar satu sesaat tanpa henti, membilang satu mol sahaja akan mengambil masa jauh lebih lama daripada usia alam semesta. Itulah tepatnya sebabnya ahli kimia tidak pernah membilang zarah secara terus dan sebaliknya bekerja dalam mol: mol membungkus nombor yang tidak terbayang besarnya menjadi kuantiti yang cukup kecil untuk ditimbang di makmal. Ini juga sebabnya satu mol bahan ringan dan satu mol bahan berat mengandungi bilangan zarah yang sama tetapi mempunyai jisim yang sangat berbeza, satu perkara yang membawa secara semula jadi kepada idea jisim molar dalam standard seterusnya.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 3.2 bab Konsep Mol, Formula Kimia dan Persamaan Kimia, terletak antara jisim relatif dan jisim molar. Kukuhkan takrif dan penukaran NA dengan nota ulang kaji, dan uji diri anda dengan soalan latihan. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda tidak pernah hilang markah kerana mengelirukan atom dengan molekul dan boleh bergerak dengan yakin dalam kedua-dua arah antara mol dan bilangan zarah.

Ringkasan pantas

• Mol ialah unit SI bagi amaun bahan; bilangan zarah yang tetap dan diketahui.
• Pemalar Avogadro ialah Pemalar Avogadro ialah 6.02 x 10²³ mol⁻¹: bilangan zarah dalam satu mol.
• Bilangan zarah = n × NA; bilangan mol = bilangan zarah ÷ NA.
• Sentiasa nyatakan zarah (atom, molekul, ion atau elektron); berhati-hati dengan gas dwiatom.