วิธีการคำนวณจำนวนโมเลกุล

สมองของมนุษย์มีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการคิดเกี่ยวกับจำนวนที่มากจริงๆ และจำนวนที่น้อยมาก ในห้องปฏิบัติการเคมี คุณมักจะพบว่าตัวเองต้องเผชิญหน้ากับทั้งคู่

สมมติว่าคุณมีสารละลายเกลืออย่างง่ายที่คุณจะใช้ในห้องแล็บ ง่ายพอสำหรับคุณที่จะเห็นวิธีแก้ปัญหา มันชัดเจนและเป็นน้ำ แต่คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าสารละลายนี้มีเกลืออยู่กี่โมเลกุล

คุณไม่สามารถดูวิธีแก้ปัญหาแล้วคิดออก การนับโมเลกุลในสารละลายไม่ง่ายเหมือนการนับถั่วเยลลี่ในขวดโหล คุณไม่สามารถแม้แต่จะสุ่มตัวอย่างสารละลายภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อลองดูโมเลกุล พวกมันเล็กเกินไป!

แล้วจะนับได้อย่างไรว่ามีโมเลกุลของเกลืออยู่กี่โมเลกุล? ที่สำคัญคือ เบอร์ของอโวกาโดร.

ภายในสารละลายเกลือของคุณ ไม่เพียงแต่คุณจะไม่เห็นโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังมีโมเลกุลอีกมากมาย อันที่จริงมีมากมายจนยากที่จะเข้าใจจำนวนของพวกเขาจริงๆ คุณกำลังจัดการกับอนุภาคขนาดเล็กมากจำนวนมหาศาล แต่เคมีต้องการความรู้เกี่ยวกับจำนวนอนุภาคด้วยเหตุผลหลายประการ ซึ่งรวมถึงการทำนายปฏิกิริยาและการแก้ปัญหา

คุณจำเป็นต้องรู้จำนวนโมเลกุลและความสัมพันธ์ของสิ่งนี้กับมวล เนื่องจากบ่อยครั้งที่คุณทำการแก้ปัญหา คุณกำลังชั่งน้ำหนักส่วนประกอบที่เป็นปัญหา ตัวอย่างเช่น คุณไม่นับจำนวนโมเลกุลที่คุณต้องการในสารละลายเกลือ คุณชั่งน้ำหนักปริมาณตัวถูกละลายที่สอดคล้องกับจำนวนโมเลกุลที่คุณต้องการแทน

ตุ่น ทำให้เกิดสะพานเชื่อมระหว่างโลกที่ไม่อาจหยั่งรู้ได้ของโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนมหาศาล และสามารถชั่งน้ำหนักสารออกมาได้จริงและทำงานร่วมกับพวกมันได้ โมลของสารประกอบด้วย 6.022 x 10²³ อนุภาคของสารนั้น นี่คือหมายเลขของอโวกาโดร

ไฝจึงเป็นจำนวนรวม คล้ายกับตัวเลขกลุ่มอื่นที่คุณอาจคุ้นเคย: โหล โหลสามารถอ้างถึงอะไรก็ได้: โดนัทโหลเป็นสิบสองโดนัทเสมอ และนกฟลามิงโกหนึ่งโหลก็คือฟลามิงโกสิบสองตัวเสมอ

ในทำนองเดียวกัน โมลของโดนัทจะเป็น 6.022 x 10²³ โดนัท และฟลามิงโก 1 ไฝจะเป็น 6.022 x 10²³ นกฟลามิงโก โมลของ NaCl ก็จะเท่ากับ 6.022 x 10²³ โมเลกุลของ NaCl

ความสัมพันธ์ระหว่างโมลและมวลเรียกว่ามวลโมลาร์หรือจำนวนกรัมในสารหนึ่งโมล มวลโมลาร์ของธาตุใดๆ อยู่ใต้สัญลักษณ์ในตารางธาตุ

ตัวอย่างเช่น มวลโมลาร์ของคาร์บอนคือ 12.01 ก./โมล ซึ่งหมายความว่าในหนึ่งโมลของคาร์บอนจะมีคาร์บอน 12.01 กรัม

สมมติว่าคุณมี NaCl 2 โมล NaCl มีกี่โมเลกุล? คุณสามารถใช้หมายเลขของ Avogadro ได้ดังนี้:

ดังนั้น NaCl 2 โมลจึงมี 1.2 x 10²⁴ โมเลกุลของ NaCl

แล้วถ้าแทนที่จะเป็น 2 โมล คุณได้รับ 2 กรัม ของ NaCl มี NaCl กี่โมเลกุล?

ในการหาสิ่งนี้ คุณจะต้องใช้มวลโมลาร์ของ NaCl ซึ่งเท่ากับ 58.44 กรัม/โมล ขั้นแรก ให้แปลงกรัมเป็นโมลโดยใช้มวลโมลาร์ จากนั้นใช้เลขอาโวกาโดรเพื่อหาจำนวนโมเลกุล:

การคำนวณนี้บอกคุณว่ามี 2.1 x 10²² โมเลกุลของ NaCl ใน NaCl 2 กรัม