מול

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

מוֹל (אנגלית :Mole) הוא יחידת מידה סטנדרטית (כלומר - משתייכת ליחידות SI) המגדירה כמות חומר על פי מספר חלקיקים קבוע. אם כמות של חומר מסוים מכילה מספר אבוגדרו של חלקיקים, נאמר שזהו מול אחד של החומר. ערכו של מספר אבוגדרו הוא כ-‎6.022×1023‎.

על פי הגדרות מערכת היחידות הבינלאומית, מול אחד הוא כמות המכילה את אותו מספר של אטומים שיש ב-0.012 קילוגרם של פחמן-12 טהור.

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

ניתן להשתמש במול על מנת לתאר כל סוג של חלקיק: ניתן לומר מול אלקטרונים, פרוטונים, אטומים או מולקולות.

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 כ-30 אלף מיליארד מיליארד מולקולות). היות שבתגובה כימית אטומים מגיבים עם אטומים אחרים, ללא קשר למסתם ולגודלם, נוח להשתמש ביחידה המתייחסת למספר החלקיקים.

מסה מולרית ומולריוּת[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 ‎6.022×1023‎ אטומי נתרן) היא כ-23 גרם. מסתו המולרית של נתרן היא, אפוא, 23 גרם למול.

כשמדובר במולקולה, סך המסות המולריות של היסודות המרכיבים אותה מכונה לעתים קרובות (ובצורה לא מדויקת) משקל מולקולרי או המסה המולקולרית, 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

כאשר 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 של מומס בליטר של ממס. כדי 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 תווית המכל שלהן (למשל, חומצה גפרתית 5M). הנוסחה הנובעת היא:

c(M)=\frac{n(mol)}{v(l)}

כאשר c מסמל את הריכוזיות במולר (n ,(M מסמל את מספר המולים, ו-v את הנפח בליטרים (l).

חישוב לדוגמה[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 המולקולרית 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 המולקולרית 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.

יחידות נוספות[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 כי (χ), מציין את היחס בין מספר מולי המומס לבין מספר המולים הכולל בתמיסה, מומס וממס יחדיו (כלומר תמיד קטן מ-1). 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).

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]