ماذا تسمى وحدة النظام الأساسية لقياس كمية المادة

وحدة النظام الأساسية لقياس كمية المادة تسمى

المول

هو وحدة النظام الأساسية لقياس كمية المادة


.

ويعرّف المول على أنه عدد جسيمات أفوجادرو في الذرة الواحدة أو هو عدد الذرات في عينة وزنها 12 جرام من نظير الكربون -12، ويحتوي المول الواحد على عدد أفوجادرو الثابت وهي “6.022 × 10²³”، كما أن كتلة المول الواحد من مركب محدد تساوي كتلة جزيء واحد أو كيان أولي من هذا المركب في دالتون، ويتم حساب كمية المادة على أساس عدد معين من الكيانات الأولية، وقد يكون الكيان الأولى عبارة عن ذرة أو جزيء أو أيون أو إلكترون أو أي جسيم آخر أو مجموعة محددة من الجسيمات، ووحدة النظام الدولي لقياس كمية المادة هي مول لكل متر مكعب (مول / م 3).[1]

المول وعدد أفوجادرو

عدد أفوجادرو


(Avogadro’s number)


هو الوزن الجزيئي للمادة بالجرام، وهو عدد الوحدات أو الجزيئات أو الذرات أو الأيونات في مول واحد من المادة، وهو عدد ثابت يساوي


“6.022 × 10²³”


.

عدد أفوجادرو هو عدد ثابت يعبر عن عدد الوحدات –أيونات أو جزيئات أو ذرات او إلكترونات- في المول الواحد من أي مادة، وتختلف الوحدة حسب نوع المادة وطبيعتها، وهو من الثوابت المستخدمة في الكيمياء والفيزياء، وتم تسميته على اسم الفيزيائي الإيطالي “أميديو أفوجادرو” الذي طرح فرضيته الشهيرة المسماة قانون أفوجادرو في عام 1811 م، ويمكن تطبيق رقم أفوجادرو على الذرات أو الأيونات أو الجزيئات أو المركبات أو أي مادة ملموسة.

ويوجد علاقة بين

عدد أفوجادرو

والمول؛ إذ أن عدد أفوجادرو يساوي عدد الذرات أو الأيونات أو الجزيئات الموجودة في مول واحد من مادة ما، كما ذكر العالم أفوجادرو أن حجم الغاز عند حد معين أيًا كان نوعه يتناسب إلى الضغط ودرجة الحرارة مع عدد الذرات أو الجزيئات، وأرجع فكرة ثابت عدد أفوجادرو الكيميائي والفيزيائي إلى هذه الفكرة العامة، كما أن ثابت عدد أفوجادرو هو عبارة عن نسبة تربط الكتلة المولية بالكتلة المادية، مما سهل فهم نظريات الجزيئات الصغيرة جدًا، كما سهل على الكيميائيين العمل مع عدد كبير جدًا من العناصر.[2]

العالم أميديو أفوجادرو

العالم “لورنزو رومانو أميديو كارلو أفوجادرو”، ولد في 9 أغسطس 1776، في إيطاليا، وتوفي في 9 يوليو 1856، وهو عالم فيزياء إيطالي، وهو أول من أكتشف قانون أفوجادرو وسماه بهذا الاسم نسبة إلى اسمه، وينص القانون على أن الأحجام المتساوية من الغازات تحتوي على عدد متماثل من الجزيئات في ظروف درجة الحرارة والضغط المناسبة.

تخرج أفوجادرو من المحاماة في عام 1792 ومارس مهنة القانون بعد أن حصل على الدكتوراة في القانون بعد 4 سنين، ثم أصبح محامٍ وعضو مجلس الشيوخ في شمال إيطاليا، وفي عام 1800 إتجه أفوجادرو بدراسته إلى الرياضيات والفيزياء وركز على الأبحاث الخاصة بالكهرباء، إلى أن أصبح عضوًا في أكاديمية العلوم في عام 1804، وفي عام 1806 عُيّن كعميد في كلية الأكاديمية إلى أن تم إغلاق الجامعة في عام 1822.[3]

قانون عدد المولات

كما نعلم ان المول الواحد يحتوي على عدد أفوجادرو 6.022 × 10²³ من الجزيئات، وتسمى كتلة هذا

المول

بالكتلة المولية (molar mass) او الوزن المولي، وتقاس الكتلة المولية بوحدة غرام/مول، ويتمثل قانون حساب عدد المولات في التالي: عدد المولات= وزن المادة بالجرام/ الكتلة المولية بوحدة جرام/مول.

وللتمكن من تحويل الجزيئات إلى مولات يتم قسمة عدد الجزيئات على عدد أفوجادرو 6.022 × 10²³، وإذا أردت تحويل المولات إلى جزيئات يتم ضرب عدد المولات في عدد أفوجادرو 6.022 × 10²³، على سبيل المثال؛ إذا كنت تعلم أن هناك 3.35 × 1022 جزيء ماء في جرام من الماء وتريد معرفة عدد مولات الماء، فيتم حسابها كالتالي: مولات الماء = جزيئات الماء /عدد أفوجادرو = 3.35 × 1022 / 6.02 × 1023= 0.556 × 10-1 أو 0.056 مول في 1 جرام من الماء.[4]

أمثلة على قانون عدد المولات

• س: احسب عدد مولات ذرات الكربون الموجودة في مول واحد من مركب السكروز

الحل: الصيغة الكيميائية لمركب السكروز هي C12H22O11، وتمثل الأرقام الموجودة أسفل كل ذرة في المركب عن عدد مولات تلك الذرات، وبالتالي حسب الصيغة فإن كل 1 مول من مركب السكروز يحتوي على 12 مول من ذرات الكربون، و22 مول من ذرات الهيدروجين، 11 مول من ذرات الأوكسجين.[5]

• س: احسب عدد المولات والذرات الموجودة في 12غرام من الكربون، و64 غرام من الأكسجين، و72 غرام من الماء.

الحل: في حالة الكربون: عدد مولات الكربون= كتلة الكربون/ الكتلة المولية للكربون = 12/ 12 = 1مول، وعدد ذرات الكربون= عدد المولات × عدد أفوجادرو= 1× 6.022×10²³ = 6.022×10²³ ذرة من الكربون.

في حالة الأكسجين: عدد مولات الأكسجين= كتلة الأكسجين/ الكتلة المولية للأكسجين = 64/ 16 = 4 مولات، وعدد ذرات الأكسجين= عدد المولات × عدد أفوجادرو =4 × 6.022×10²³ = 24.088 * 10²³ ذرة من الأكسجين.

وفي حالة الماء: عدد مولات الماء= كتلة الماء/ الكتلة المولية للماء = 72/ 18 = 4 مولات، وعدد ذرات الماء= عدد المولات × عدد أفوجادرو = 4 × 6.022×10²³ = 24.088 × 10²³ ذرة من الماء.

• س: احسب عدد الذرات الموجودة في 24 غرام من الكربون.

الحل: عدد مولات الكربون= 12/24= 2 مول، وبما أن 1 مول من الكربون يحتوي على عدد أفوجادرو من الذرات، إذًا 2 مول من الكربون يحتوي على: 2 × 6.022× 1023 = 1.204× 1024 ذرة كربون.

• س: احسب عدد المولات الموجودة في 108 مول من الألمنيوم Al.

الحل: الكتلة المولية للألمنيوم= 27 جرام/ مول، إذًا عدد مولات الألمنيوم= 108/ 27 = 4 مول.

• س: احسب عدد المولات في 0.325 جم من هيدروكسيد الباريوم.

الحل: وزن هيدروكسيد الباريوم يساوي 0.325 جم، والكتلة المولية تساوي 171 جم، إذًا عدد المولات = وزن المادة/ كتلة مول واحد =0.325 / 171 = 0.00190 مول.

• س: احسب عدد مولات النحاس في 6,000,000 ذرة من النحاس.

الحل: عدد المولات= عدد الذرات/ عدد أفوجادرو (6.022×10²³) = 6,000,000/ 6.022×10²³ = 9.96× 10-19 مول.

• س: احسب عدد المولات في 95 جم من MnO2.

الحل: كتلة MnO2 تساوي 95 جم، والكتلة المولية تساوي 86.94 جم. إذًا عدد المولات= كتلة المادة/كتلة مول واحد = 95 / 86.94 = 1.092مول.

• س: احسب عدد مولات البوتاسيوم في 3.04 جرام من معدن البوتاسيوم النقي

الحل: عدد المولات= كتلة المادة بوحدة غرام/ الكتلة المولية بوحدة (غرام/مول) = 3.04/ 39.10 = 0.0778 مول من البوتاسيوم.

• س: احسب عدد مولات الأكسجين الموجود في 3.011×10²³ ذرة أكسجين.

الحل: عدد المولات= عدد الذرات/ عدد أفوجادرو (6.022×10²³)= 3.011×10²³/ 6.022×10²³ = 0.5 مول.

• س: احسب عدد مولات الليثيوم Li الموجودة في 1 مول من مركب هيدريد الليثيوم LiH.

الحل: عدد مولات الليثيوم هو 1 مول، وذلك لأن الصيغة الكيميائية لمركب هيدريد الليثيوم LiH لا تحتوي على رقم محدد أسفل الليثيوم، إذًا نعتبر عدد المولات هو 1.

• س: احسب عدد المولات الموجودة في 95 جرام من ثنائي أكسيد المنغنيز.

الحل: كتلة ثنائي أكسيد المنغنيز= 95 غرام، والكتلة المولية= 86.94 غرام/ مول، إذًا عدد مولات = 95 / 86.94 = 1.092 مول.

• س: احسب كتلة الكبريت الموجودة في 5.5 مول منها.

الحل: الكتلة المولية للكبريت= 32 جرام/ مول، وبما أن عدد مولات= 5.5 مول، إذًا كتلة الكبريت= الكتلة المولية × عدد المولات = 32 × 5.5 = 176 جرام.

• س: احسب كتلة الحديد fe الموجودة في 0.5 مول.

الحل: الكتلة المولية للحديد= 55.9 جرام/مول، الكتلة بالجرام= الكتلة المولية × عدد المولات = 0.5 × 55.9 = 27.95 جرام.

• س: احسب عدد الجزيئات الموجودة في 22 جرام من ثاني أكسيد الكربون.

الحل: الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون= 44 جرام/ مول، وبالتالي عدد الجزيئات= (الكتلة بالغرامات/ الكتلة المولية) ×عدد أفوجادرو = (22/ 44)× 6.022 × 1023 = 3.011 × 1023 جزيء. [6]