Mol (jedinica)

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Mol
SistemOsnovne jedinice SI sistema
JedinicaKoličina supstance
Simbolmol 

Mol (simbol: mol) je jedna od sedam SI osnovnih jedinica i obično se koristi u hemiji. Mol meri količinu supstance i definiše se kao količina supstance koja sadrži toliko molekula koliko ima atoma u tačno 12 grama ugljenikovog izotopa C12. Ova količina je poznata kao Avogadrov broj i približno iznosi 6,0221415 × 10²³.[1] Zbog veze jedinice atomske mase sa Avogadrovim brojem, praktičan način iskazivanja ovoga za atome ili molekule je: Količina supstance koja sadrži isti broj grama kao i broj atomske mase supstance. Pošto gvožđe, na primer, ima atomsku masu od 55,845, u jednom molu gvožđa ima 55,845 grama (0,055845 kilograma). Kada se mol koristi za određivanje količine supstance, treba da se navede i o kojoj vrsti 'elementarnih jedinki' (čestica) se radi. Čestice mogu da budu atomi, molekuli, joni, elektron ... Na primer, 18 grama vode sadrži 1 mol kiseonika i 2 mola vodonika ali 3 mola atoma.

Mol se široko koristi u hemiji kao pogodan način za izražavanje količina reaktanata i produkata hemijskih reakcija. Na primer, hemijska jednačina 2H2 + O2 → 2H2O se može interpretirati da znači da 2 mola divodonika (H2) i 1 mol dikiseonika (O2) reaguju da formiraju 2 mola vode (H2O). Mol se takođe može koristiti za predstavljanje broja atoma, jona ili drugih entiteta u datom uzorku supstance. Koncentracija rastvora se obično izražava u vidu molariteta, definisanog kao količina rastvorene supstance po jedinici zapremine rastvora, za koji se kao jedinica tipično koristi mol po litru (mol/l), što se obično skraćuje sa M. Termin gram-molekul se ranije koristio za esencijalno isti koncept.[2] Termin gram-atom je korišten za srodni ali različit koncept, naime količinu supstance koja sadrži Avogadrov broj atoma, bilo izolovanih ili kombinovanih u molekulima. Stoga, na primer, 1 mol MgBr2 je 1 gram-molekul MgBr2, ali 3 gram-atoma MgBr2.[3][4]

Međunarodni dan molova obeležava se 23. oktobra. Baš taj datum (23.10) uzet je iz razloga što je deo Avogadrovog broja 10²³.

Definicija i srodni koncepti[uredi | uredi izvor]

Količina supstance je mera kvantiteta supstance koja je proporcionalna broju njenih entiteta. Prema podacima iz 2011. godine, Međunarodni biro za tegove i mere definiše mol kao:

  1. Mol je količina supstance sistema koji sadrži onoliko elementarnih entiteta koliko ima atoma u 0,012 kilograma ugljenika-12.
  2. Kada se mol koristi, elementarni entiteti moraju biti specificirani i mogu biti atomi, molekuli, joni, elektroni, druge čestice ili određene grupe takvih čestica.

Stoga, po definiciji, jedan mol čistog 12C ima masu od tačno 12 g.

Međutim, dana 16. novembra 2018, nakon sastanka naučnika iz više od 60 zemalja pri Generalnoj konferenciji za tegove i mere u Versaju u Francuskoj, koji je organizovao Međunarodni biro za tegove i mere (BIPM), sve SI jedinice su definisane u smislu fizičkih konstanti. To znači da svaka SI jedinica, uključujući mol, nije više definisana u smislu bilo kog fizičkog objekta, već je definisana konstantama koje su, po svojoj prirodi egzaktne. Ove promene su zvanično na snazi od 20. maja 2019. godine. Sledstveno ovoj promeni, jedan mol neke supstance je definisan kao količina koja sadrži 6,02214076×1023 čestica. Sledeća formula omogućava izračunavanje količine molova date supstance ili hemijskog elementa, pod uslovom da je poznata količina čestica (e.g. molekula ili atoma).

gde je: količina molova predstavljen brojnom vrednošću, količina čestica date supstance ili elementa, Avogadrov broj. Na primer, jedan mol vodoničnih atoma po definiciji sadrži 6,02214076×1023 vodonični atoma, koji imaju masu od 1,008 grama.[5]

Molarna masa supstance je masa uzorka podeljena količinom supstance u tom uzorku. Ovo je konstanta za bilo koju datu supstancu. Kako je uniformna atomska jedinica mase (simbol: u ili Da) definisana kao 1/12 mase 12C atoma, sledi da je molarna masa supstance, merena u gramima po molu, numerički jednaka sa njenom prosečnom atomskom ili molekulskom masom izraženom u Da. Može se odrediti količina poznate supstance, u molovima, tako što se masa uzorka deli molarnom masom supstance.[6] Drugi metodi su primena molarne zapremine ili merenje naelektrisanja.[6]

Masa jednog mola supstance ne zavisi samo od njene molekulske formule, nego i od proporcija izotopa svakog hemijskog elementa prisutnog unutar uzorka. Na primer, masa jednog mola kalcijuma-40 je 39,96259098±0,00000022 grama, dok je masa jednog mola kalcijuma-42 41,95861801±0,00000027 grama, a jedan mol kalcijuma sa normalnom izotopskom smešom ima 40,078±0,004 grama.

Definicija grama prema podacima iz 2011. godine nije matematički vezana za atomsku jedinicu mase, te se stoga broj molekula po molu NA (Avogadrova konstanta) mora eksperimentalno odrediti. Vrednosti koju je adaptirao CODATA komitet 2010. godine je NA = (6,02214129±0,00000027)×1023 mol-1.[7] Godine 2011 merenje je poboljšano na (6,02214078±0,00000018)×1023 mol-1.[8]

Masa i zapremina (svojstva materije) se često koriste za kvantifikaciju uzorka supstance. Međutim, zapremina se menja sa temperaturom i pritiskom. Slično tome, zbog relativističkih efekata, masa uzorka se menja sa temperaturom, brzinom ili gravitacijom. Ovaj efekat je veoma mali na niskim temperaturama, brzinama ili gravitaciji, ali pri velikoj brzini kao u akceleratoru čestica ili teoretskom svemirskom plovilu, promena je značajna. Količina supstance ostaje ista bez obzira na temperaturu, pritisak, brzinu ili gravitaciju, osim ako (hemijska ili nuklearna) reakcija ne promeni broj čestica.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Ime mol se prvi put pojavilo 1902. kada je bilo korišćeno da se izrazi molekularna masa supstance u gramima. Tako, na primer, 1 mol hlorovodične kiseline (HCl) ima masu od 36,5 grama (atomske mase Cl: 35,5 u, H: 1,0 u). Kolokvijalno govoreći, mol je zgodniji način računanja velike količine čestica. Ako se bavite velikim brojem molekula ili atoma, onda imate mol molekula ili atoma. Ako imate pola ovog broja ovih jedinki, onda imate pola mola njih.

Pre 1959. i IUPAP i IUPAC su koristili kiseonik da definišu mol: hemičari definišući mol kao broj atoma kiseonika koji su imali masu 16 g, a fizičari koristeći sličnu definiciju, ali samo sa kiseonik-16 izotopom. Dve organizacije su se dogovorile 1959/60 godine da definišu mol kao:[2][9] „Mol je količina supstance sistema koji sadrži toliko elementarnih jedinki koliko ima atoma u 0,012 kilograma ugljenika 12; njegov simbol je mol.”

Ovo je usvojeno od strane Međunarodnog komiteta za težine i mere (CIPM) 1967. godine, a onda je 1971. usvojen na četrnaestoj Generalnoj konferenciji težina i mera (CGPM). Godine 1980, CIPM je razjasnio definiciju odozgo, definišući da su ugljenikovi 12 atomi nevezani i u svom osnovnom stanju.

Ime mol je prevod iz 1897. godine nemačke jedinice Mol, što je reč koju je skovao hemičar Vilhelm Ostvald 1894. godine od nemačke reči Molekül (molekul).[10][11][12] Srodni koncept ekvivalentne mase je bio u upotrebi bar jedan vek ranije.[13]

Mol je usvojen kao sedma osnovna jedinica SI sistema 1971. godine na 14. CGPM zasedanju.[14] Na 26. CGPM zasedanju definicija mola je promenjena iz broja izvedenog iz mase (broja atoma u 12 grama ugljenika-12, 12C) do direktne jednakosti sa Avogadrovom konstantom.[15]

Korisnost „molova“[uredi | uredi izvor]

Molovi su veoma korisni u hemijskim proračunima, jer omogućavaju proračunavanje hemijskih proizvoda i ostalih vrednosti kada je reč o česticama različitih masa.

Broj čestica je korisnija jedinica u hemiji od mase ili težine, jer se reakcije odvijaju između atoma (na primer, dva vodonikova atoma i jedan kiseonikov čine molekul vode) koji imaju veoma različite težine (jedan kiseonikov atom teži skoro 16 puta više od vodonikovog). Međutim, samo brojevi atoma u reakciji nisu zgodni, jer su veoma veliki; na primer, samo jedan mililitar vode sadrži preko 3 × 10²² (ili 30.000.000.000.000.000.000.000) molekula.

Primer računanja[uredi | uredi izvor]

U ovom primeru, molovi se koriste da se izračuna masa dobijenog CO2 kada sagori 1 g etana. Jednačina za ovu hemijsku reakciju je:

7 O2 + 2 °Csub>2H6 → 4 CO2 + 6 H2O

Ovde, 7 molova kiseonika reaguju sa 2 mola etana da bi dali 4 mola ugljen-dioksida i 6 molova vode. Primetite da broj molova ne mora da izjednači strane jednačine. To je zato što mol ne računa masu ili broj atoma uključenih u reakciju, nego prosto broj samostalnih čestica. U ovom proračunu, prvo je neophodno da se dobije broj molova etana koji je sagoreo. Masa u gramima jednog mola supstance je po definiciji njegova atomska ili molekulska masa. Atomska masa vodonika je 1, a ugljenika 12, tako da je molekulska masa C2H6 (2 × 12) + (6 × 1) = 30. Jedan mol etana je 30 g. Sagorela količina je bila 1 g ili 1/30 mola. Molekulska masa CO2 (atomska masa ugljenika je 12, a kiseonika 16) je 2 × 16 + 12 = 44, tako da jedan mol ugljen-dioksida iznosi 44 g. Iz formule znamo da

1 mol etana daje 2 mola ugljen-dioksida (jer 2 daju 4).

Takođe znamo mase molova i etana i ugljen-dioksida, tako da

30 g etana daje 2 × 44 g ugljen-dioksida.

Neophodno je da se množi masa ugljen-dioksida sa 2, jer se stvaraju dva mola. Međutim, takođe znamo da je sagorela samo 1/30 mola etana. Ponovo:

1/30 mola etana daje 2 × 1/30 mola ugljen-dioksida,

pa konačno:

30 × 1/30 g etana daje 44 × 2/30 g ugljen-dioksida = 2,93 g.

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Marquardt, Roberto; Meija, Juris; Mester, Zoltan; Towns, Marcy; Weir, Ron; Davis, Richard; Stohner, Juergen (2018). „Definition of the mole (IUPAC Recommendation 2017)”. Pure and Applied Chemistry. 90 (1): 175—180. doi:10.1515/pac-2017-0106. 
  2. ^ a b International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th izd.), str. 114—15, ISBN 92-822-2213-6 
  3. ^ Wang, Yuxing; Bouquet, Frédéric; Sheikin, Ilya; Toulemonde, Pierre; Revaz, Bernard; Eisterer, Michael; Weber, Harald W; Hinderer, Joerg; Junod, Alain; et al. (2003). „Specific heat of MgB2 after irradiation”. Journal of Physics: Condensed Matter. 15 (6): 883—893. Bibcode:2003JPCM...15..883W. arXiv:cond-mat/0208169 Slobodan pristup. doi:10.1088/0953-8984/15/6/315. 
  4. ^ Lortz, R.; Wang, Y.; Abe, S.; Meingast, C.; Paderno, Yu.; Filippov, V.; Junod, A.; et al. (2005). „Specific heat, magnetic susceptibility, resistivity and thermal expansion of the superconductor ZrB12”. Phys. Rev. B. 72 (2): 024547. Bibcode:2005PhRvB..72b4547L. arXiv:cond-mat/0502193 Slobodan pristup. doi:10.1103/PhysRevB.72.024547. 
  5. ^ „Scientists set to overhaul International System of Units”. GOV.UK (na jeziku: engleski). Pristupljeno 24. 11. 2018. 
  6. ^ a b International Bureau of Weights and Measures. "Realising the mole Arhivirano 2008-08-29 na sajtu Wayback Machine." Retrieved 25 September 2008.
  7. ^ physics.nist.gov/ Arhivirano 2015-06-29 na sajtu Wayback Machine Fundamental Physical Constants: Avogadro Constant
  8. ^ Andreas, Birk; et al. (2011). „Determination of the Avogadro Constant by Counting the Atoms in a 28Si Crystal”. Physical Review Letters. 106 (3): 30801. Bibcode:2011PhRvL.106c0801A. PMID 21405263. arXiv:1010.2317 Slobodan pristup. doi:10.1103/PhysRevLett.106.030801. 
  9. ^ de Bièvre, Paul; Peiser, H. Steffen (1992). „'Atomic Weight' — The Name, Its History, Definition, and Units” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 64 (10): 1535—43. doi:10.1351/pac199264101535. 
  10. ^ Helm, Georg (1897). „The Principles of Mathematical Chemistry: The Energetics of Chemical Phenomena”. transl. by Livingston, J.; Morgan, R. New York: Wiley: 6. 
  11. ^ Some sources place the date of first usage in English as 1902. Merriam–Webster proposes Arhivirano 2011-11-02 na sajtu Wayback Machine an etymology from Molekulärgewicht (molecular weight).
  12. ^ Ostwald, Wilhelm (1893). Hand- und Hilfsbuch zur Ausführung Physiko-Chemischer Messungen [Handbook and Auxiliary Book for Conducting Physical-Chemical Measurements]. Leipzig, Germany: Wilhelm Engelmann. str. 119.  From p. 119: "Nennen wir allgemein das Gewicht in Grammen, welches dem Molekulargewicht eines gegebenen Stoffes numerisch gleich ist, ein Mol, so … " (If we call in general the weight in grams, which is numerically equal to the molecular weight of a given substance, a "mol", then … )
  13. ^ Mole, n.8, Oxford English Dictionary, Draft Revision Dec. 2008
  14. ^ „BIPM – Resolution 3 of the 14th CGPM”. www.bipm.org. Arhivirano iz originala 09. 10. 2017. g. Pristupljeno 1. 05. 2018. 
  15. ^ [1] IUPAC: "On the revision of the International System of Units."

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Mol na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Мол_(јединица)&oldid=27734471”