המוles (החומר)
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ | מולקולות |
| mole/məʊl/ | מול |
| amount of substance/əˈmaʊnt ɒv ˈsʌbstəns/ | כמות חומר |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | קלווין |
| Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ | קבוע אווגדרו |
| atoms/ˈætəmz/ | אטומים |
| monatomic/ˌmɒnəˈtɒmɪk/ | חד-אטומי |
| molar mass/ˈməʊlə mæs/ | מסה מולרית |
מספר שאף אחד לא יכול לדמיין
- פזרו $6.02 \times 10^{23}$ גרגרי חול ברחבי הממלכה המאוחדת והארץ תהיה קבורה בעומק של עשרה מטרים. זהו מספר מולקלות המים בכף אוכל.
- גם כימיה וגם פיזיקה צריכות למנות חלקיקים, ואף ניסוי לא יכול למנות אותם אחד אחד. לכן אנו סופרים אותם בקבוצות, והקבוצה מכילה מספר זה.
- הקבוצה נקראת מול, והיא יחידת בסיס בס"ח לצד המטר, הקילוגרם והשנייה.
- שיעור זה עוסק במהוּת המול, בדרך להמרה בין מולים, חלקיקים ומסה, ובניסוחים שהבוחן מקבל.
כמות חומר והמול
- כמות חומר היא כמות בסיס בס"ח, ויחידת הבסיס שלה היא המול (mol), אחת משבע היחידות הבסיסיות לצד הקילוגרם, המטר, השנייה, האמפר והקלווין.
- מול אחד של כל חומר מכיל מספר חלקיקים השווה ל-קבוע אווגדרו:
- ההגדרה בנקודת אחת של המבקר: קבוע אוגדרו הוא מספר האטומים או המולקולות במול אחד של חומר. הוספת "ב-0.012 ק"ג של פחמן-12" מתקבלת אך אינה נדרשת.
ספירה קבועה, ללא תלות בסוג החומר
מוles אחד של חומר מכיל:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מוles תמיד מכיל את מספר אווגדרו, $N_{\text{A}} = 6.02 \times 10^{23}$, של חלקיקים.
המוles הוא אחד היחידות הבסיסיות במערכת SI.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כן — כמות החומר (מול) היא גודל בסיסי, לצד הקילוגרם, המטר, השנייה, האמפר והקלווין.
ציין מה סופרים
- "חלקיק" מתייחס לכל מה שהחומר עשוי ממנו: אטומים עבור יסוד חד-אטומי כמו הליום, מולקולות עבור $\text{O}_2$ או $\text{H}_2\text{O}$.
- מול אחד של גז חמצן מכיל $6.02 \times 10^{23}$ מולקולות, ולכן פי שניים יותר אטומים. שאלה שמבקשת "מולקולות" ותשובה המציגה אטומים היא שגויה בפער של פי שניים.
- עבור $n$ מולים, מספר החלקיקים הוא:
כמות במעבדה בצד אחד, ספירה אטומית בצד השני
מעבדת ספירת חלקיקים במוles
חלקיקים = n x קבוע אווגדרו
שנה כמות חומר וראה כי המספר של חלקיקים נמתח ישירות.
דוגמה מכילה $3.01 \times 10^{23}$ מולקולות. כמה מולים זה?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$n = \dfrac{N}{N_{\text{A}}} = \dfrac{3.01 \times 10^{23}}{6.02 \times 10^{23}} = 0.50\ \text{mol}$.
כמה אטומים יש במול אחד של גז חמצן, O2?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מול אחד הוא 6.02 x 10^23 מולקולות, וכל מולקולת O2 מחזיקה שני אטומים. ציון מהו החלקיק שסופרים שווה ניקוד משלו בעצמו.
מסה מולרית
- ה-מסה המולרית $M_{\text{m}}$ היא המסה של מול אחד של החומר, ב$\text{kg/mol}$ או ב$\text{g/mol}$.
- המסה של $n$ מולים היא $M = n M_{\text{m}}$, ולכן מספר המולים בדוגמה בעלת מסה $M$ הוא $n = M / M_{\text{m}}$.
- המסה של חלקיק בודד מתקבלת על ידי חלוקת המסה של מול במספר החלקיקים במול:
המסה המולרית היא המסה של:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
המסה המולרית היא המסה למול; חלוקתה ב-$N_{\text{A}}$ נותנת את מסת החלקיק היחיד.
מסת החלקיק היחיד שווה למסה המולרית מחולקת בקבוע ה-____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$m_0 = \dfrac{M_{\text{m}}}{N_{\text{A}}}$ — המסה המולרית חולקת על $N_{\text{A}}$ החלקיקים במול.
דוגמה פתורה: חמצן, בשתי דרכים
- לחמצן יש מסה מולרית של $32\ \text{g/mol}$. מצאו את מסרת מולקולה אחת של חמצן ואת מספר המולקולות ב$8.0\ \text{g}$ של חמצן.
- מסרת מולקולה אחת: עובדים בק"ג. $m_0 = \dfrac{M_{\text{m}}}{N_{\text{A}}} = \dfrac{0.032}{6.02 \times 10^{23}} = 5.3 \times 10^{-26}\ \text{kg}$.
- מספר מולים: $n = \dfrac{8.0}{32} = 0.25\ \text{mol}$. אזי $N = n N_{\text{A}} = 0.25 \times 6.02 \times 10^{23} = 1.5 \times 10^{23}$ מולקולות.
- שמרו על מסות מולריות ב$\text{kg/mol}$ כאשר התשובה נדרשת בק"ג. הגורם הנוסף של 1000 הוא הטעות הנפוצה ביותר בנושא זה כולו.
שלושת ההמרות
- מולות לחלקיקים: כפול ב$N_{\text{A}}$. חלקיקים למולות: חלק ב$N_{\text{A}}$.
- מולות למסה: כפול ב$M_{\text{m}}$. מסה למולות: חלק ב$M_{\text{m}}$.
- מסה לחלקיקים: עובר דרך מולות. אין שלב אחד, והמצאתו היא המקור לטעויות.
- כל שאלה בנושא משנה זה כוללת אחת או שתי המרות אלו ברצף. רשום איזה מהן אתה צריך לפני שהידיים מגיעות למחשבון.
לחמצן יש מסה מולרית של 32 גרם/מול. מהי מסת מולקולה אחת של חמצן, ביחידות של 10^-26 ק"ג?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
להמרה לקילוגרם: 0.032 / (6.02 x 10^23) = 5.3 x 10^-26 ק"ג. חלוקת 32 בקבוע אווגדרו נותנת תשובה גדולה פי 1000 מדי.
כמה מולים יש ב-8.0 גרם של חמצן, עם מסה מולרית של 32 גרם/מול?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
n = M / Mm = 8.0 / 32 = 0.25 מול, שזהו 1.5 x 10^23 מולקולות. שתי המסאות כאן הן בגרמים, ולכן אין צורך בהמרה.
איך המול מקשר לקבועי הגזים
- המול הוא מה שמקשר בין הגרסאות לכל מול ו-לכל מולקולה במשוואות הגז שתפגוש בהמשך.
- קבוע בולצמן הוא קבוע הגז לכל מולקולה: $k = R / N_{\text{A}}$, או בשווה ערך $R = N_{\text{A}} k$.
- כאשר שאלה מבקשת את "הקשר בין $N_{\text{A}}$, $R$ ו$k$", שורה אחת זו היא התשובה כולה.
התאם כל המרה למה שצריך לעשות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
כל שאלה בתת-נושא זה היא אחת משתי המרות אלו ברצף. החלט לפני שהשאלה המכונה.
סימונים נופלים מהיד
- צין מה סופרים. מול אחד של $\text{O}_2$ מכיל $6.02 \times 10^{23}$ מולקולות ושני פעמים מספר זה של אטומים.
- המיר גרם לקילוגרם לפני החלוקה ב$N_{\text{A}}$, אחרת מסת החלקיק תהיה שגויה ב-1000.
- המול הוא יחידה בסיסית, וכמות החומר היא כמות בסיס. הוא אינו נגזר מכל דבר אחר.
- למרה ממסה לחלקיקים אין קיצור דרך: הליכה ממסה, לאחר מכן מולות, ולבסוף חלקיקים.
כתוב את הקשר בין קבוע בולצמן k, קבוע הגזים R וקבוע אווגדרו NA, בצורה k = ...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
k הוא קבוע גז לכל מולקולה, כפי ש-R הוא לכל מול. שורה אחת זו היא התשובה כולה כאשר מבוקש הקשר.
הבנתך מושלמת
- כמות חומר היא כמות בסיס ב-SI עם יחידת בסיס המול; מול אחד מכיל $N_{\text{A}} = 6.02 \times 10^{23}$ חלקיקים
- $N = n N_{\text{A}}$, ו"חלקיק" יכול להיות אטום או מולקולה בהתאם לחומר, לכן יש לציין איזה
- מסה מולרית היא מסת מול אחד: $M = n M_{\text{m}}$ וחלקיק אחד מסתו $M_{\text{m}} / N_{\text{A}}$
- $k = R / N_{\text{A}}$: קבוע בולצמן הוא קבוע הגז לכל מולקולה