Hoe het aantal moleculen te berekenen

Het menselijk brein heeft het moeilijk om na te denken over zowel hele grote getallen als hele kleine getallen. In het scheikundelab word je vaak met beide geconfronteerd.

Stel dat u een eenvoudige zoutoplossing heeft waarmee u in het laboratorium gaat werken. Het is gemakkelijk genoeg voor u om de oplossing te zien. Het is helder en waterig. Maar hoe weet je hoeveel individuele zoutmoleculen er in deze oplossing zitten?

Je kunt niet alleen naar de oplossing kijken en die oplossen. Het tellen van moleculen in een oplossing is niet zo eenvoudig als het tellen van jelly beans in een pot. Je kunt niet eens een monster van de oplossing onder een lichtmicroscoop laten vallen om te proberen de moleculen te zien. Ze zijn gewoon te klein!

Hoe kun je dan verklaren hoeveel zoutmoleculen er zijn? De sleutel is: Het nummer van Avogadro.

In je zoutoplossing kun je niet alleen de moleculen niet zien, maar er zijn er ook tonnen. In feite zijn er zoveel dat het erg moeilijk kan zijn om het aantal echt te begrijpen. Je hebt te maken met enorme aantallen van een heel klein deeltje. Maar chemie vereist de kennis van hoeveel deeltjes om vele redenen, waaronder het voorspellen van reacties en het maken van oplossingen.

Je moet het aantal moleculen weten en hoe dit zich verhoudt tot massa, omdat je bij het maken van een oplossing meestal het betreffende onderdeel afweegt. Je telt bijvoorbeeld niet het individuele aantal moleculen dat je nodig hebt in een zoutoplossing. In plaats daarvan weeg je de hoeveelheid opgeloste stof af die overeenkomt met het aantal moleculen dat je wilt.

De mol slaat een brug tussen de ondoorgrondelijke wereld van enorme aantallen minuscule moleculen en het daadwerkelijk kunnen afwegen van stoffen en ermee werken. Een mol van een stof bevat 6.022 x 10²³ deeltjes van die stof. Dit is het nummer van Avogadro.

Een mol is dus een verzamelnummer. Het is vergelijkbaar met een ander verzamelnummer dat je misschien kent: een dozijn. Een dozijn kan naar alles verwijzen: een dozijn donuts is altijd twaalf donuts, en een dozijn flamingo's is altijd twaalf flamingo's.

Op dezelfde manier zou een mol donuts 6,022 x 10. zijn²³ donuts, en een mol flamingo's zou 6,022 x 10. zijn²³ flamingo's. Een mol NaCl zou ook een 6,022 x 10. zijn²³ moleculen van NaCl.

De relatie tussen mol en massa staat bekend als molaire massa of het aantal grammen in één mol van een stof. De molaire massa voor elk element is te vinden onder het symbool op het periodiek systeem.

De molaire massa van koolstof is bijvoorbeeld 12,01 g/mol. Dit betekent dat er in één mol koolstof 12,01 gram koolstof zit.

Stel dat je 2 mol NaCl hebt. Hoeveel moleculen NaCl zijn dat? Hier kun je het nummer van Avogadro gebruiken:

Dus 2 mol NaCl bevat 1,2 x 10²⁴ moleculen van NaCl.

Hoe zit het als u in plaats van 2 moedervlekken 2. kreeg? gram van NaCl. Hoeveel moleculen NaCl bevat dat?

Om dit te berekenen, heb je de molaire massa van NaCl nodig die 58,44 g/mol is. Converteer eerst de grammen naar mollen met behulp van de molaire massa en gebruik vervolgens het getal van Avogadro om het aantal moleculen te vinden:

Deze berekening vertelt je dat er 2,1 x 10²² moleculen NaCl in 2 gram NaCl.