Az anyagmennyiség fogalma és az Avogadro-szám

Beszéljünk egy olyan fogalomról, ami egyrészről össze szokta zavarni a kémiát tanulókat, de ami másrészről viszont az egyik legegyszerűbb fogalom. Ez pedig a mól fogalma. (Lefordíthatatlan angol szójáték.) (Lefordíthatatlan angol szójáték.) A mól a kémiában csupán egy szám. Az a mennyiség, aminek a számértéke 6,02-szor 10 a 23.-on, tehát egy nagyon nagy szám. Ezt Avogadro-számnak is hívjuk. Lehet, hogy majd készítek is egy videót Avogadro-ról, Avogadro-szám de egyelőre csak ezt kell tudnod. A mól csupán egy szám. Vannak bonyolultabb definíciójai is a mólnak. Vannak bonyolultabb definíciójai is a mólnak. Hadd másoljam ezt be a Wikipediáról. Ez a mól definíciója a Wikipédián. Remélhetőleg a videó végére belátod majd, hogy a kettő megegyezik. Azonban ha először hallasz erről a fogalomról, ez a meghatározás szerintem nem olyan egyszerű. Azt mondja: egy mól annak a rendszernek az anyagmennyisége, ami annyi elemi részecskét tartalmaz, mint ahány atom van 12 gramm szén-12-izotópban. Az előbb mondtam, hogy egy mól 6,02-szor 10 a 23.-onnal egyenlő. Tehát ha ennek az utolsó részét veszed: 12 gramm szén-12-ben lévő atom. Ezek alapján 1 mól szén-12 – hadd írjam így – szén-12 1 mól szén-12-atom van 12 gramm szénben. Ezért hasznos a mól. Ahelyett, hogy 1 mólt írok, írhattam volna, hogy 6,02-szor 10 a 23.-on szén-12-atom van 12 gramm szénben. Hogy jön ez ki, illetve mi mást jelent még ez? Most szénre vonatkoztattuk, viszont itt az áll, hogy bármely molekulának ez az anyagmennyisége, ha átváltod az atomi tömegegységet grammra. Én ezt nagyon zavarosnak találom. Hogyan tudjuk ezt máshol alkalmazni? Először is, a mól csupán lehetőség arra, hogy a grammot átváltsuk atomi tömegegységre. Mi az, hogy egy szén-12-atom? Mi a tömegszáma? 12. Ezért hívjuk szén-12-nek, és nem szén-14-nek. Tehát a tömege 12 atomi tömegegység. Ha van valami, aminek tömege 12 atomi tömegegység, és 1 mólnyi van belőle, vagy 6,02-szor 10 a 23.-on mennyiségű, az az összes atom együtt 12 gramm tömegű lesz. Gondolhatsz rá úgy is, hogy 1 gramm egyenlő 1 mólnyi atomi tömegegységgel. Felírom, hogy amu/ate. Írhatom azt is, hogy 1 gramm egyenlő 6,02-szor 10 a 23.-on atomi tömegegységgel. Ez azért hasznos, mert - ez benne van a Wikipedia definíciójában is -, mert könnyíti az átváltást. Az atomok világában atomi tömegegységgel dolgozunk. Akár hozzáadhatunk még egy neutront a tömegszámhoz, és átválthatjuk azt az atomok világának egységéről a mindennapokban használatos grammra. Még a gramm is nagyon kicsi tömegmennyiség. A kilogramm ezred része. Egy kilogramm nagyjából 2 fontnak felel meg. Tehát ez körülbelül 1/500-ad része a fontnak, ami ugye nem sok. Nagyon sok atom van nagyon kis mennyiségben. 1 gramm szénben, vagy inkább 12 gramm szénben nagyon sok atom van. 6,02-szor 10 a 23.-on. Ennek a lényege pedig - és lehet, hogy erről kellett volna beszélnem az atom kapcsán - hogy ez egy óriási szám. Hogy el tudd képzelni, egy hajszál átmérőjében ha ez a hajszál, és ez az átmérője, ebben az irányban, akkor itt 1 millió szénatom van. 1 millió szénatom van. Vagy ha egy almát veszünk, és megpróbálnád elképzelni az alma egy atomját, és nyilván az almának számos különféle atomja van, de ha csak egy atomot veszel belőle, és az alma méretére nagyítod, akkor maga az alma akkora lenne, mint a Föld. Az alma egy atomja úgy aránylik az almához, mint az alma a Földhöz. Igen nehéz egyáltalán felfogni az ilyen méretű dolgokat. Ha csak 1 gramm 1 gramm hidrogéned van, 1 gramm hidrogéned, Ha 1 gramm hidrogéned van, azt jelenti, hogy 1 mól hidrogéned van. Honnan tudom ezt? Onnan, hogy a hidrogén tömegszáma 1. Általánosságban, ha bármelyik elemet veszed, például az alumíniumot, akkor mennyi a tömege 1 mólnak? Ha 6,02-szor 10 a 23.-on alumíniumatomot vennék, annak mennyi lenne a tömege? Minden atomjának 13 az atomi tömegegysége. Tehát 13 ate – az 's'-et nem is kell kitennem – szorozva 6, Nem is így írom, mert csak összezavaró. A legegyszerűbb, ha 1 mól atomra gondolsz, annak veszed a tömegszámát, a rendszámát vettem. Ez nem jó - a tömegszámot kell venni. Ebben az esetben ez mondjuk 27, ugye az alumínium-27-ről beszélünk. Megnézed a tömegszámát, és ha 1 mól van belőle, akkor ennek a tömege 27 gramm lesz. Tehát ha egyfajta atomból 1 mólnyi van, akkor a tömegszáma közvetlenül átváltható grammra. 1 mól vas, legyen mondjuk vas-56 - természetesen sok izotópja van a vasnak - de most az 56-osról van szó. Általában ezt így nem használjuk, de mondjuk, hogy azzal a vasizotóppal foglalkozunk, aminek tömegszáma 56. Tehát ha ebből az atomból van 1 mól, akkor ennek a tömege – nem nehéz kiszámolni – 56 gramm. Ez mennyi atomi tömegegységet jelent? 56 atomi tömegegységet atomonként. Ebből egy mól van, tehát 6,02-szor 10 a 23.-on szorozva 56 atomi tömegegységgel, és ezt kell elosztani a grammonkénti atomi tömegegységgel. Így 56 grammot fogsz kapni. A legegyszerűbb, ha veszed a tömegszámot, legyen az akármennyi, egy mól szilícium esetében 1 mól szilícium tömege – nem mondok súlyt, mert bármelyik bolygón igaznak kell lennie – 28 gramm. Mi a helyzet 2 mól szilíciummal? 2 mól szilícium, leírom a tömegszámát is. Mondjuk, hogy a szilícium tömegszáma 28. Vegyünk 2 mól szilíciumot. 1 mólnak 28 gramm lenne a tömege, tehát 2 mólnak 56 gramm lesz a tömege. Ha 4 mól oxigént vennénk, aminek a tömegszáma 16. Mennyi lenne ennek a tömege? Ez hatalmas számú oxigénatom. Mennyi lenne a tömege? Hát 4-szer több – 1 mól oxigénnek 16 gramm lenne a tömege, 4 mólnak tehát 64 gramm. Zavarosnak tűnhet, mivel nem vagyunk hozzászokva olyan szavak használatához, mint a mól, ami számokat fejez ki. De ez is csak egy szám. Legegyszerűbben úgy fogalmazhatjuk meg, mint váltószám az atomi tömegegység és a gramm között. Felmerülhet a kérdés benned, hogy hogyan lehet annyi grammod? Hát 6,02-szor 10 a 23.-on szénatom kell ahhoz, hogy az atomoknak összesen 12 gramm legyen a tömege. Pontosan ezt jelenti a mól. Csak egy szám. És javasolnám, hogy foglalkozz sokat azzal, amiről most beszéltem, mivel nagyon fontos, hogy megérezd, mit is takar a mól, különben később belezavarodsz, majd ha energiákról beszélünk, mert ezzel kapcsolatban szóba kerül majd a kilojoule/mól, meg hogy mennyi a reakcióenergia, és hasonlók. Mindenképp próbáld meg ezt megemészteni, amennyire csak lehet. Szólj ha nem sikerül, mert lehet, hogy akkor készítek egy másik videót erről, mert ez annyira fontos.