Mol
El mol (símbol: mol) és la unitat en que es medix la cantitat de substància,[1][2][3] una de les sèt magnituts físiques fonamentals del Sistema Internacional d'Unitats.
En qualsevol substància (element o compost químic) i considerant al mateix temps un cert tipo d'entitats elementals que la componen, el mol, símbol mol, és l'unitat del SI de cantitat de substància. Un mol conté exactament 6,022 140 76 × 1023 entitats elementals. Esta sifra és el valor numèric fix de la constant de Avogadro, quan s'expressa en l'unitat mol-1, i es denomina número de Avogadro.
La cantitat de substància, símbol n, d'un sistema, és una mida del número d'entitats elementals especificades. Una entitat elemental pot ser un àtom, una molècula, un ion, un electró, qualsevol atra partícula o grup especificat de partícules. Com a conseqüència de la definició del mol, la constant de Avogadro i el número de Avogadro ya no tenen una incertitut experimental en el SI.[4]
Abans de 2020, un mol es definia com la cantitat d'eixa substància que conté tantes entitats elementals del tipo considerat com àtoms hi ha en dotze grams de carbono-12. Esta definició no aclarix a qué es referix cantitat de substància i la seua interpretació és motiu de debats,[5] encara que normalment es dona per fet que es referix al número d'entitats, com sembla confirmar la proposta de que a partir de 2011 la definició es basa directament en el número de Avogadro (de modo similar a com es definix el metro a partir de la velocitat de la llum).[6]
El número d'unitats elementals —àtoms, molèculas, ionés, fotonés, electrons, radicals o atres partícules o grups específics d'estes— existents en un mol de substància és, per definició, una constant que no depén del material ni del tipo de partícula considerat. Esta cantitat és anomenada número de Avogadro (NA)[7] i equival a:
El concepte del mol és de vital importància en la química, puix, entre atres coses, permet fer infinitat de càlculs estequiomètrics indicant la proporció existent entre reactius i productes en les reaccions químiques. Per eixemple: l'equació que representa la reacció de formació de l'aigua 2 H2 + O2 → 2 H2O implica que dos moles d'hidrogen (H2) i un mol d'oxigen (O2) reaccionen per a formar dos moles d'aigua (H2O).
Un atre us que cal mencionar és la seua utilisació per a expressar la concentració en la cridada molaridad, que es definix com els moles del compost dissolt per litro de dissolució i la massa molar, que es calcula gràcies a la seua equivalència en la massa atòmica; factor de vital importància per a passar de moles a grams.
El volum d'un gas depén de la pressió, la temperatura i la cantitat de molècules del gas. Els gasos distints en condicions iguals tenen la mateixa energia cinètica. Per tant, dos gasos distints que estiguen a la mateixa temperatura i pressió ocuparen un mateix volum. De la qual cosa es infiere que cada u d'ells deu contindre la mateixa cantitat de molècules. I com una mol conté NA molècules, un mol de qualsevol gas tindrà el mateix volum que un mol de qualsevol atre gas en la ya dita igualtat de condicions.
Experimentalment s'ha determinat que el volum que ocupa un mol de qualsevol gas és de 22,4 l en condicions normals. A este volum se li crida volum molar del gas. El volum molar és una gaveta les arestes de la qual medixen, més o menys, 28,2 cm.
Història
[editar | editar còdic]Donat el tamany extremadament menut de les unitats fonamentals, i el seu número inmensamente gran, és impossible contar individualment les partícules d'una mostra. Açò va dur a desenrollar métodos per a determinar estes cantitats de manera ràpida i senzilla.
El primer acostament va ser el de Joseph Loschmidt, intentant quantificar el número de molècules en un centímetro cúbic de substàncies gaseoses baixe condicions normals de pressió i temperatura.
Els químics de el XIX varen usar com a referència un método basat en el pes i varen decidir utilisar uns patrons de massa que contingueren el mateix número d'àtoms o molècules. Com en les experiències de laboratori s'utilisen generalment cantitats de l'orde del gram, varen definir els térmens equivalent, àtom-gram, molècula-gram, fòrmula-gram, etc., térmens que ya no s'usen, substituïts pel mol.
Més alvance el mol queda definit en térmens del número de Avogadro.
Amadeo Avogadro va nàixer el 9 de juny de 1776, en Torí, Itàlia. De la mateixa manera que el seu pare, va estudiar la carrera de lleis i va eixercir durant tres anys. No obstant, la seua verdadera vocació la va trobar en les ciències, per la qual cosa es va dedicar a donar classes de física en el Liceu de Vercelli i posteriorment en l'Universitat de Torí.
Inspirat per la llei de Gay-Lussac que senyala l'expansió dels gasos per efecte de la temperatura, va pensar que si es tenen, per eixemple, dos volums de gasos diferents i se'ls aplica la mateixa cantitat de calor, els dos volums es van a expandir en el mateix grau. I d'este raonament va especular que açò pugues deure's a que en volums iguals de gasos es troba contingut un mateix número de partícules.
Vist d'un atre modo, l'hipòtesis proposta per Avogadro establix que tots els gasos en igualtat de volum, pressió i temperatura contenen el mateix número d'àtoms o molècules. Esta afirmació va ser publicada en el Journal de Physique en 1811. Dit artícul senyalava que les partícules no necessàriament eren àtoms individuals, sino que estos podrien estar combinats, formant lo que ell va cridar molècules.[8] Este raonament va significar un gran alvanç en la comprensió de la naturalea dels gasos:
- Va ser una explicació racional de la llei de Gay-Lussac.
- Proporcionava un método per a determinar les masses molar dels gasos i aixina mateix, comparar les seues densitat.
- Va proporcionar una base sòlida per al desenroll de la teoria cinètic-molecular.
No obstant, cal aclarir que en un principi la seua idea no va ser presa en molta importància, ya que s'oponia a atres teories de l'época, com concebre gasos diatómicos. Per la qual cosa la teoria de Avogadro va ser ignorada casi mig sigle.
En el temps, l'evidència es va ser inclinant a favor de l'hipòtesis de Avogadro. En investigacions posteriors basades en la refracció de rajos X i tècniques com la electrólisis, es va fer possible inclús calcular el número de molècules (H2) existents en dos grams d'hidrogen, lo que dona el peculiar número de 6,022 141 29 (30) × 1023 al que es coneix com a Número de Avogadro.
El terme mol va ser introduït per Wilhelm Ostwald en 1886, qui ho va prendre del llatí Mole que significa pila, montó.
Finalment el concepte de Mol va ser unificat en 1971 en la XIV conferència de Pesos i Mides de París,[9] en la que es va definir al mol com unes de les 7 unitats fonamentals del sistema internacional i aixina mateix, va ser adoptat per l'oficina de patrons en Estats Units i en la IUPAC, quedant definit de la següent manera:
El mol és l'unitat SI per a medir cantitat de substància; la qual conté tantes partícules elementals com a àtoms de carbono hi ha en 0,012 kg de carbono-12. L'entitat deu especificar-se i pot ser un àtom, una molècula, un ion, un electró, etc.
A partir del 16 de novembre de 2018, es va canviar la definició de mol i el seu patró, passant de ser la cantitat d'àtoms de carbono presents en 0,012 kg de carbono-12 a la cantitat d'àtoms presents en una esfera perfecta de silici, la massa del qual és de 0,028085 kg.
Aclariments
[editar | editar còdic]Ya que un mol de molècules equival a 2 grams d'hidrogen, un mol d'àtoms H serà llavors un gram d'este element.
Per a evitar ambigüitats, en el cas de substàncies macro elementals convé per lo tant indicar, quan siga necessari, si es tracta d'àtoms o de molècules. Per eixemple: «un mol de molècules de nitrogen» () equival a 28 g de nitrogen. O, en general, especificar el tipo de partícules o unitats elementals a que es referix.
El mol es pot aplicar a les partícules que té en sí mateixa, inclosos els fotons, que la seua "massa en repòs" és nula. En este cas, no cal establir comparacions basades en la massa.
En els composts iònics també pot utilisar-se el concepte de mol, aun cuando no estan formats per molècules discretes. En eixe cas el mol equival al terme fòrmula-gram. Per eixemple: 1 mol de (58,5 g) conté NA ions i NA ions , a on NA és el número de Avogadro.
- Per eixemple, per al cas de la molècula d'aigua:
- Se sap que en una molècula de hi ha dos àtoms d'hidrogen i un àtom d'oxigen.
- Es pot calcular el seu Mr(H2O) = 2 × Ar(H) + Ar(O) = 2 × 1 + 16 = 18, o siga Mr(H2O) = 18 (a on Mr, Ar designen, respectivament, la massa Molecular relativa i la massa Atòmica relativa, açò és, referides a l'àtom d'hidrogen).
- Es calcula la massa molecular absoluta = 18 × 1,66 × 10−24 g = 2,99 × 10−23 g (1,66 × 10−24 g és la massa d'un àtom d'H).
- Es coneix la seua massa molar = M(H2O) = 18 g/mol (1 mol d'H2O conté 18 g, formats per 2 g d'H i 16 g d'O).
- En un mol d'aigua hi ha 6,02214076 × 1023 molècules d'H2O, al mateix temps que:
- En un mol d'aigua hi ha 2 × 6,02214076 × 1023 àtoms d'H (o siga 2 moles d'àtoms d'hidrogen) i 6,02214076 × 1023 àtoms d'O (o siga, 1 mol d'àtoms d'oxigen).
Com s'ha dit, una certa cantitat de substància expressada en moles es referix al número de partícules (àtoms, molècules) que la componen, i no a la seua magnitut. Aixina com una dotzena de raïms conté la mateixa cantitat de frutes que una dotzena de melons d'Alger, un mol d'àtoms d'hidrogen té la mateixa cantitat d'àtoms que un mol d'àtoms de plom, sense importar la diferència de tamany i pes entre ells.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ IUPAC Gold Book. «IUPAC - mole (M03980)». International Union of Pure and Applied Chemistry.
- ↑ «On the revision of the International System of Units - International Union of Pure and Applied Chemistry».
- ↑ BIPM. «Mise en pratique for the definition of the mole in the SI».
- ↑ Centre Espanyol de Metrologia.(16)
- ↑ (2006).Revista Eureka sobre Ensenyança i Divulgació de les Ciències.Associació de Professors Amics de la Ciència EUREKA.Càdis, Espanya:3(2)
- 229-236.ISSN 1697-011X.Consultat el 16 de febrer de 2013.
- ↑ Borrador del capítul 2 de la 9.ª ed. de el SI.
- ↑ CODATA (2003): Avogadro constant, NIST.
- ↑ (2011) Químics i química, 1a ed. edició, Mèxic: FCE. ISBN 9786071605764.
- ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 23 de setembre de 2020. Consultat el 3 de novembre de 2017.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Mol» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.