Brojnost čestica, množina tvari, molarna masa i molarni volumen

Uvod

Zašto mjerimo i računamo u kemiji? Engleski znanstvenik W. Thomson – lord Kelvin istaknuo je veliku važnost mjerenja u kemiji. Rekao je: "Kada možemo izmjeriti ono o čemu govorimo i to iskazati brojevima, tada znamo nešto o tome, ali ako to ne možemo, znanje je slabo i nedovoljno – ono može biti tek početak znanja."

Brojnost i množina tvari

Oznaka za množinu tvari jest n, a jedinica kojom iskazujemo množinu tvari jest mol (znak: mol).

Mol je jedna od sedam osnovnih jedinica Međunarodnoga sustava jedinica (SI). Definicija mola usvojena je 1971. godine.

Mol je količina tvari (ili množina jedinki) onoga sustava koji sadržava onoliko jedinki koliko ima atoma u 12 g ugljikova izotopa 12C.

Broj ugljikovih atoma u 12 grama izotopa C-12 jest 6,022 × 1023. Taj je broj poznat kao Avogadrov broj.

Jedan mol atoma, iona, molekula ili formulskih jedinki sadrži Avogadrov broj, tj.

6,022 × 1023 tih jedinki.

Brojnost, N(X), i množina tvari, n(X), proporcionalne su veličine povezane Avogadrovom konstantom, NA. 

Brojčana vrijednost Avogadrove konstante jednaka je Avogadrovu broju, ali ima jedinicu mol–1.

[latex]N(X)=n(X)\cdot N_A[/latex]

[latex]N_A=6,022\times10^{23}\enspace mol^{-1}[/latex]

 

[latex]n(X)=\frac{N(X)}{N_A}[/latex]

 

Molarna masa i množina tvari

Masa tvari i množina tvari povezane su fizikalnom veličinom koja se naziva molarnom masom, M. Brojčana vrijednost molarne mase nekoga kemijskog elementa X jednaka je njegovoj relativnoj atomskoj masi. Molarna masa uz brojčanu vrijednost ima i mjernu jedinicu. Jedinica SI-sustava za molarnu masu jest kilogram po molu (kg/mol), ali se mnogo češće koristi mjerna jedinica gram po molu (g/mol).

M(X) = Ar(X) g/mol

Brojčana vrijednost molarne mase nekoga kemijskog spoja XY jednaka je njegovoj relativnoj molekulskoj masi. Molarna masa uz brojčanu vrijednost ima mjernu jedinicu kg/mol ili g/mol.

M(XY) = Mr(XY) g/mol

Iz zadane mase uzorka neke tvari i molarne mase može se izračunati množina uzorka.

 

[latex]n(X)=\frac{m(X)}{M(X)}[/latex]

 

Molarni volumen i množina tvari

Plinovi jednakih volumena pri istoj temperaturi i tlaku sadrže jednak broj čestica, prema tome i jednake množine. Do tog je zaključka došao talijanski fizičar i kemičar Amedeo Avogadro, a poznat je kao Avogadrov zakon.

Opći izraz koji povezuje volumen plina, množinu plina, temperaturu i tlak jest jednadžba stanja idealnoga plina ili opća plinska jednadžba.

[latex]p\cdot V=n\cdot R\cdot T[/latex]

 

Idealni plin jest plin među čijim atomima ili molekulama ne postoje međumolekulske interakcije. Pri niskim tlakovima i visokim temperaturama realni se plin približava idealnom plinu.

gdje je:

p – tlak (Pa)

V – volumen plina (m3)

n – množina plina (mol)

T – termodinamička temperatura (K)

R – opća plinska konstanta 

(R = 8,314 J K−1 mol−1 ili R = 8,314 Pa m3 K−1 mol−1)

Molarni volumen plina, Vm, fizikalna je veličina određena omjerom volumena plina i množine plina. Ovisi o tlaku i temperaturi. Pri istoj temperaturi i istome tlaku molarni volumen jednak je za sve idealne plinove.

[latex]V_m=\frac{V(plin)}{n(plin)}[/latex]

Vm = 22,7 dm3 pri tlaku od 100 000 Pa (105 Pa) i temperaturi 0 °C

Vm = 22,4 dm3 pri tlaku od 101 325 Pa i temperaturi 0 °C

Jedinica molarnoga volumena u Međunarodnome sustavu jedinica jest kubični metar po molu (m3/mol), ali se češće koristi  mjerna jedinica kubični decimetar po molu (dm3/mol).

Završetak

Na mrežnim stranicama Generalić, Eni. "Međunarodni sustav (SI) mjernih jedinica." (EniG. Periodni sustav elemenata. KTF-Split, 22 Jan. 2021. Web. 23 Nov. 2021.) uz osnovne veličine koje se koriste u Međunarodnom sustavu jedinica, ponovite:

  • neke izvedene SI-jedinice
  • jedinice koje nisu u okviru SI-sustava, ali su iznimno dopuštene ili se često susreću
  • prefikse decimalnih jedinica.