מול

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

מוֹל (mole באנגלית, סימון כימי mol) הוא יחידת מידה סטנדרטית (כלומר - משתייכת ליחידות SI) המגדירה כמות חומר על פי מספר קבוע של חלקיקים. אם כמות של חומר מסוים מכילה מספר אבוגדרו של חלקיקים, נאמר שזהו מול אחד של החומר. ערכו של מספר אבוגדרו הוא כ-6.02 × 10²³.

על פי ה-SI מול אחד הוא כמות המכילה את אותו מספר של חלקיקים אלמנטריים שיש ב-0.012 קילוגרם של פחמן 12 טהור (חלקיקים אלמנטריים יכולים להיות אלקטרונים וחלקיקים תת-אטומיים אחרים, אטומים או מולקולות).

מול מים (H₂O), לדוגמה, מורכב מ-2 מולי מימן ומול חמצן אחד.

הצורך להמציא יחידה המגדירה מספר גדול של חלקיקים בא לענות על חוסר הנוחות שנבע מחישובים סטויכיומטריים בכימיה ובפיזיקה, אשר הצריכו שימוש במספרים עצומים (למשל: מיליליטר אחד של מים מכיל 30,000,000,000,000 מיליארד מולקולות). היות ובתגובה כימית אטומים מגיבים עם אטומים אחרים, ללא קשר למסתם ולגודלם, נוח להשתמש ביחידה המתייחסת למספר החלקיקים.

[עריכה] מסה מולרית ומולריוּת

על המול מבוססות שתי יחידות סטויכיומטריות נוספות:

המסה של מול אחד של חלקיקים נקראת מסה מולרית. לכל יסוד יש מסה מולרית משלו, הנכתבת לעתים קרובות לצידו בטבלה המחזורית. המסה המולרית נמדדת בגרם למול (g/mol); בפיזיקה מקובל להגדירה בקילוגרם לקילומול (kg/kmol). כך, למשל, מסתו של מול נתרן (כלומר, של 6.02 × 10²³ אטומי נתרן) היא כ-23 גרם. מסתו המולרית של נתרן היא, איפוא, 23 גרם למול.

כשמדובר במולקולה, סך המסות המולריות של היסודות המרכיבים אותה מכונה לעתים קרובות (ובצורה לא מדויקת) משקל מולקולרי או המסה המולקולית, ומסומנת MW, למרות שהמושג מסה מולרית יכול להתייחס גם למולקולות. כך, למשל, המשקל המולקולרי, או המסה המולרית, של מלח בישול (נתרן כלורי) הוא 58.5 גרם למול: 23 מהם תורם אטום הנתרן ו-35.5 תורם אטום הכלור. מההגדרה נובעת הנוסחה:

$m=Mw\cdot n$ m מסמל את המסה, Mw את המסה המולרית ו-n את מספר המולים.

היחידה השנייה הנובעת מהמול היא יחידת הריכוז (מולריוּת). היחידה מסומנת באות [c], נמדדת במוֹלר, המסומן ב-M. מולר אחד שווה למול חלקיקים בליטר תמיסה. בכדי ליצור, לדוגמה, תמיסה מימית של מלח בישול שריכוזה יהיה 3M, יש להמיס 3 מול מלח בישול (כלומר, 175.5 גרם מלח בישול) בליטר מים. בכימיה נהוג להשתמש בשתי יחידות הריכוז, מולר ומול לליטר, זו לצד זו. מולר משמשת לעתים קרובות במעבדה לציון ריכוזן של תמיסות על גב המיכל שלהן (למשל, חומצה גפרתית 5M). הנוסחה הנובעת היא: $[c]=\frac{n}{v}$ [c], כאמור, מסמל את הריכוזיות, n את מספר המולים, ו-v את הנפח.

[עריכה] חישוב לדוגמה

בדוגמה זו, נשתמש במושג המול כדי לחשב את המסה של CO₂ הנוצרת כאשר 1 גרם של אתאן ( C₂H₆) נשרף (או במילים אחרות מתחמצן). המשוואה עבור תגובה כימית זו היא:

7O₂ + 2 C₂H₆ → 4 CO₂ + 6 H₂O

במשוואה זו, 7 מולים של חמצן מגיבים עם 2 מולים של אתאן כדי ליצור 4 מולים של פחמן דו חמצני ו6 מולים של מים. בחישוב שלנו נצטרך קודם למצוא את מספר המולים של אתאן שנשרפו. המסה האטומית של מימן היא 1, והמסה האטומית של פחמן היא 12, ולכן המסה המולקולית של C₂H₆ היא (2 × 12) + (6 × 1) = 30. כלומר, מול אחד של אתאן שוקל 30 גרם. הכמות שנשרפה שקלה 1 גרם או 1/30 מול. באופן דומה המסה המולקולית של CO₂ היא 44, ומול אחד של CO₂ שוקל 44 גרם. מהנוסחה אנו יודעים ש:

1 מול של אתאן נותן 2 מולים של פחמן דו חמצני (מכיוון ש2 מולים נותנים 4).

אנו גם יודעים את משקל המול של שני החומרים ולכן:

30 גרם של אתאן נותנים 2 × 44 גרם של פחמן דו חמצני.

אך רק 1/30 מול של אתאן נשרף ולכן:

1/30 מול של אתאן נותנים 2 × 1/30 מול של פחמן דו חמצני.

ולסיום:

1 גרם של אתאן נותן 44 × 2/30 גרם של פחמן דו חמצני = 2.93 גרם

[עריכה] יחידות נוספות

בנוסף למולריות, קיימות כמה יחידות ריכוז ששימושן ספציפי או נדיר יותר:

מוֹלָליוּת מוגדרת כמול אחד של מומס בקילוגרם אחד של ממס. היחידה נמדדת במוֹלָל, המסומן ב-m. לדוגמה, תמיסה בת חצי ליטר המכילה 2 מול מלח בישול הינה תמיסה בת 4 מולל. יתרון השימוש במולליות על-פני המולריות הוא שהאחרונה (הנמדדת על-פי נפח התמיסה) עלולה להשתנות עם שינוי הטמפרטורה. מולליות חסינה לשינויים בטמפרטורה, שכן היא נמדדת על-פי מסת התמיסה.

נורמליוּת שווה למולריות, אך מוכפלת בערכיות של היון. בנורמליות משתמשים, לפיכך, בעיקר בתגובות חומצה-בסיס וחימצון חיזור, בהן ערכיות היון חשובה. לדוגמה, תמיסה בה מומס מול אחד של חומצה כלורית (HCl) בליטר מים הינה בת 1N (נורמל). תמיסה זהה של חומצה גופרתית (H₂SO₄) הינה בת 2N, שכן ערכיותה של חומצה גופרתית כפולה מזו של חומצה כלורית.

שבר מוֹלרי או שבר מוֹלי, המסומן באות היוונית חי (χ), מציין את היחס בין מספר מולי המומס לבין מספר המולים הכולל בתמיסה, מומס וממס יחדיו. לדוגמה, מול אחד של מלח בישול המומס ב-9 מולים של מים נותן תמיסה בת 0.1χ.

פוֹרמָליוּת, בה משתמשים לעתים נדירות, זהה למולריות, רק שכאן מדובר במספר המולים של החומר המקורי שהומסו. לדוגמה, כשממיסים מול של מימן כלורי בליטר מים, זו מתפרקת ליוני מימן וליוני כלור. יוני המימן ממשיכים להגיב עם המים ליצירת יוני הידרוניום (H3O₊). לפיכך, קשה לומר שזוהי תמיסה בת 1M של מימן כלורי, שכן כמעט ולא קיימות מולקולות מימן כלורי בתמיסה. בשעה שהמולריות מתעלמת מהיבט זה, ניתן לומר שקיבלנו תמיסה בת 1F (פוֹרמל) של מימן כלורי.

מוליניוּת, גם היא יחידה נדירה; היא זהה למולליות, רק שכאן מדובר במסת התמיסה כולה, ולא רק במסת הממס. לפיכך, מול של חומר מסוים, השוקל חצי קילוגרם והמומס בקילוגרם מים נותן תמיסה בעלת מוליניות של שני-שלישים מול לקילוגרם (מול אחד חלקֵי אחד וחצי קילוגרם).