Inom kemin räcker det inte med att tala om hur stor massa någonting har. Olika grundämnen och föreningar väger olika mycket, vilket resulterar i att 100 g av ett ämne kan bestå av väldigt många fler partiklar än 100 g av ett annat ämne.
Av denna anledning använder vi begreppet substansmängd för att hålla koll på hur många atomer/molekyler/enheter man har att göra med.
Substansmängd har enheten mol. En mol är ett exakt antal atomer eller molekyler (eller joner, elektroner, osv).
En mol är mer specifikt \( \mathrm 6,022\, \cdot\, 10^{23}\) st enheter av någonting. Vi kommer inte att specificera fler siffror än så, då fyra värdesiffror räcker gott och väl för alla beräkningar vi kan tänkas göra i gymnasiekemin.
Orsaken till att man har valt just detta antal, är att definitionen av substansmängd är det antal atomer som finns i ett prov av exakt 12 g av atomen \( \mathrm{ ^{12}\mathrm{C}}\) (kol-12). Detta har man experimentellt mätt, och resultatet är Avogadros tal.
Avogadros tal
Avogadros tal (eller Avogadros konstant) motsvarar \( \mathrm{6,022\, \cdot\, 10^{23} /mol}\), vilket oftast finns med på tentapapper om man förväntas räkna ut en mängd av atomer eller molekyler från en substansmängd. Avogadros tal kan även skrivas som \( 6,022\, \cdot\, 10^{23}\, \mathrm{mol^{-1}}\)
Avogadros tal kan användas för att konvertera mellan substansmängd och det faktiska innehållet av atomer, joner, molekyler, elektroner, eller vad det nu är för något som vår substansmängd beskriver.
\({N}_\mathrm{A} = \frac{{N}}{{n}}\)
- Där NA är Avogadros tal, vilket har enheten mol−1 eller /mol.
- N är antalet atomer, molekyler, joner, enheter av salt, och så vidare.
- n är substansmängden av ämnet i fråga.
Övningsuppgifter
Substansmängd beskriver vilken massa någonting har. Rätt eller fel?
Fel. Substansmängd beskriver en mängd. Exempelvis hur många atomer vi har av någonting.
Hur många atomer motsvarar 2,28 mol kol?
2,28 mol kol innehåller 1,37∙1024 atomer.
Vi känner till substansmängden n och Avogadros tal NA. Vi använder formeln för Avogadros tal.
\(N_\mathrm{A}=\frac{N}{n}\)
Gör om den så att vi kan räkna ut N.
\(N=N_\mathrm{A}\cdot n\)
Vi stoppar in våra värden.
\(N =\mathrm{(6,022\cdot 10^{23}\,mol^{-1})\cdot (2,8\,mol) = 1,37\cdot 10^{24}}\)
2,28 mol kol innehåller \(1,37 \cdot 10^{24}\) atomer.
I ett visst metallklot finns det 1023 atomer. Hur många mol motsvarar detta?
Metallklotet innehåller ungefär 0,17 mol atomer.
Vi använder oss av Avogadros tal, som har enheten /mol. För att få fram rätt enhet måste vi dela antalet atomer med Avogadros tal. Vi använder formeln för Avogadros tal för att illustrera:
\(N_\mathrm{A} = \frac{{N}}{{n}}\,.\)
Vilket vi gör om till
\(n = \frac{{N}}{N_\mathrm{A}}\,.\)
Vi stoppar in våra värden:
\(n = \mathrm{\frac{10^{23}}{6,022 \cdot \:10^{23} mol^{-1}} = 0,16606 \approx \:0,17\,mol\,.}\)
Metallklotet innehåller ungefär 0,17 mol atomer.
Nästa artikel handlar om molekylmassa.