Уявімо, що нам потрібно порахувати піщинки на пляжі. Або краплі води в озері. Або атоми у шматочку заліза. Дуже швидко стає зрозуміло: звичайні числа тут уже не працюють. Частинок у речовинах настільки багато, що хімікам довелося придумати спеціальну “упаковку” для таких величезних кількостей, яку назвали моль.
Хто “придумав” моль
Назву «моль» для одиниці вимірювання кількості речовини запровадив у 1894 році німецький фізико-хімік Вільгельм Оствальд. Він утворив цей термін від латинського слова moles, що означає «кількість», «маса» або «велика купа», і скоротив його до «Mol». Дехто вважає термін «моль» похідним від слова «молекула».
У повсякденному житті ми теж користуємося подібними “упаковками”. Наприклад:
- 2 штуки – це пара.
- 10 штук — це десяток.
- 12 штук – це дюжина.
- 16 кг – це пуд.
- 100 штук — це сотня.
У хімії ситуація така сама. Тільки атомів і молекул настільки багато, що потрібне було значно більше число, яке отримало назву «моль».
1 моль = 6,022 1023
Це число називають числом Авогадро. Якщо записати його повністю, воно матиме наступний вигляд:
602 214 076 000 000 000 000 000
Це 602 секстильйони 214 квінтильйонів 76 квадрильйонів. Це настільки величезне число, що людський мозок майже не здатен його уявити. Цікаво, кому і як вдалося так точно порахувати кількість молекул у одному молі речовини?
Це було на початку XIX століття. Італійський вчений Амедео Авогадро припустив надзвичайно сміливу річ: однакові об’єми різних газів за однакової температури й тиску містять однакову кількість молекул. Це було геніально, оскільки на той час люди ще навіть толком не розуміли, що таке молекули. Багато вчених сперечалися, чи існують вони взагалі. Своїм припущенням Авогадро фактично заклав фундамент майбутньої атомної й молекулярної хімії.
Слід зауважити, що сам Авогадро це число не обчислював, бо на той час просто не було такої можливості. Вперше експериментально вирахував кількість молекул в одному молі речовини Жан Батист Перрен у 1909 році. Саме він і запропонував назвати це число на честь Авогадро.
Навіщо придумали моль
І ось тут ми підійшли до головного запитання – навіщо потрібне це число. Справа в тому, що моль є містком між світом атомів і молекул і нашим звичайним світом, у якому ми оперуємо грамами, літрами, галонами.
Наприклад:
- 1 моль атомів водню важить приблизно 1 грам.
- 1 моль вуглецю — приблизно 12 грамів.
- 1 моль кисню — приблизно 16 грамів.
Виявляється, що кожен елемент має свою “вагу одного моля”. Саме завдяки цьому хіміки можуть легко переводити атоми й молекули у грами, які ми бачимо на вагах у реальному світі.
Коли хімік бачить хімічну формулу:
2H2 + O2 → 2H2O
він уже може порахувати:
- скільки грамів водню потрібно,
- скільки кисню витратиться,
- і скільки води утвориться.
Але тут виникає наступне дуже важливе питання.
Як саме хіміки дізнаються, скільки важить 1 моль речовини? Чому моль водню важить приблизно 1 грам, а моль заліза — вже 56 грамів? І як швидко визначити масу будь-якої молекули — навіть дуже складної?
На всі ці питання науковці дають відповіді за допомогою молярної маси, про яку буде розказано згодом. Ми розберемося, як науковці “зважують” атоми та молекули, чому періодична таблиця фактично є величезною шпаргалкою для цих розрахунків — і як за кількома числами можна миттєво визначити масу цілої речовини ⚛️