Mol og molvægt
Grundliggende kemi
Hvad er mol?
Et mol er et antal, på samme måde som f.eks. snes, dusin og gros. Et mol kaldes også Avogadros tal og betegnes i kemi og fysik enten som NA eller L. Den seneste værdi for NA er 6,02214179 · 1023. Denne værdi er fra 1996.
Årsagen til at man kan tale om den seneste værdi, og dermed også årsagen til at man i ældre litteratur kan finde andre værdier, kommer af moltallets oprindelse. Et mol er defineret som antallet af carbonatomer i 12,0 gram 12C. Af praktiske grunde har man ikke det nøjagtige antal helt ud på 23. decimal, men man har udviklet bedre måleteknikker gennem årene, så derfor er man blevet klogere/mere nøjagtige, og derfor har man justeret Avogadros tal til at afspejle denne opdaterede viden.
Så, i bund og grund er et mol blot et antal. Et meget stort antal, men blot et antal.
Årsagen til at man kan tale om den seneste værdi, og dermed også årsagen til at man i ældre litteratur kan finde andre værdier, kommer af moltallets oprindelse. Et mol er defineret som antallet af carbonatomer i 12,0 gram 12C. Af praktiske grunde har man ikke det nøjagtige antal helt ud på 23. decimal, men man har udviklet bedre måleteknikker gennem årene, så derfor er man blevet klogere/mere nøjagtige, og derfor har man justeret Avogadros tal til at afspejle denne opdaterede viden.
Så, i bund og grund er et mol blot et antal. Et meget stort antal, men blot et antal.
Hvad er molvægt?
Molvægt er vægten af et mol af en kemisk forbindelse eller atom, afhængig af hvad det er vi arbejder med. Molvægten er grundliggende det samme som atomvægten, bortset fra at atomvægt refererer til frie enkeltatomer. Talværdien er den samme.
Enheden for molvægt er gram pr. mol, g/mol, og betegnes M. Den værdi man normalt opgiver for grundstoffer, er den gennemsnitlige molvægt for natuligt forekomne isotoper. For de grundstoffer der ikke forekommer naturligt, er det et gennemsnit at de kendte isotoper. Derfor ser man molvægten for carbon være opgivet som 12,011 g/mol i stedet for 12,000 g/mol. Det er bidrag fra bl.a. 13C og 14C, der forekommer naturligt, som trækker op i gennemsnitsværdien.
Molvægte for grundstofferne er noget man kan slå op. Ligesom Avogadros tal, kan man rundt om i litteraturen se forskellige værdier, fordi man har fået bedre udstyr og målemetoder til at kunne bestemme atomvægte, og man har fået mere viden om den naturlige sammensætning af isotopere. Forskellene er meget beskedne, men hvis man ikke lige er opmærksom på forskellene og årsagen, kan det give anledning til nogen forvirring, når man skal slå værdierne op.
Enheden for molvægt er gram pr. mol, g/mol, og betegnes M. Den værdi man normalt opgiver for grundstoffer, er den gennemsnitlige molvægt for natuligt forekomne isotoper. For de grundstoffer der ikke forekommer naturligt, er det et gennemsnit at de kendte isotoper. Derfor ser man molvægten for carbon være opgivet som 12,011 g/mol i stedet for 12,000 g/mol. Det er bidrag fra bl.a. 13C og 14C, der forekommer naturligt, som trækker op i gennemsnitsværdien.
Molvægte for grundstofferne er noget man kan slå op. Ligesom Avogadros tal, kan man rundt om i litteraturen se forskellige værdier, fordi man har fået bedre udstyr og målemetoder til at kunne bestemme atomvægte, og man har fået mere viden om den naturlige sammensætning af isotopere. Forskellene er meget beskedne, men hvis man ikke lige er opmærksom på forskellene og årsagen, kan det give anledning til nogen forvirring, når man skal slå værdierne op.
Beregninger med molvægt
Molvægte for kemiske forbindelser er, i modsætning til grundstofferne, noget man regner sig frem til, hvis man kender formlen. For ukendte stoffer gør man det modsatte og eksperimentelt bestemmer molekylvægten og regner baglæns til formlen. Dette kan være en meget kompliceret og omfattende affære, der involverer adskillige analysemetoder, og er noget der bliver gennemgået under analysekemi.
Molvægte er simpel addition. Molekylet H2 består af 2 hydrogenatomer, så
Dette gælder også for kombinationen af flere forskellige grundstoffer som f.eks. H2SO4:
Ved komplekse forbindelser, er det nøjagtig det samme, man skal blot holde styr på mere, f.eks. Ca5(PO4)3F (fluoroapatit):
Ved ioner og komplekser, når man skal regne på dem, er det helt analogt til andre forbindelser. Ladninger ændrer ikke noget på molvægten, så f.eks. nitrat-ionen):
Molvægte er simpel addition. Molekylet H2 består af 2 hydrogenatomer, så
| M(H2) | = 2 × M(H) = 2 × 1,0079 g/mol = 2,0158 g/mol |
Dette gælder også for kombinationen af flere forskellige grundstoffer som f.eks. H2SO4:
| M(H2SO4) | = 2 × M(H) + M(S) + 4 × M(O) = 2 × 1,0079 g/mol + 32.06 g/mol + 4 × 15.9994 g/mol = 98,07 g/mol |
Ved komplekse forbindelser, er det nøjagtig det samme, man skal blot holde styr på mere, f.eks. Ca5(PO4)3F (fluoroapatit):
| M(Ca5(PO4)3F) | = 5 × M(Ca) + 3 × [M(P) + 4 × M(O)] + M(F) = 5 × 40.078 g/mol + 3 × [30.97376 g/mol + 4 × 15.9994 g/mol] + 18.9984 g/mol = 504,302 g/mol |
Ved ioner og komplekser, når man skal regne på dem, er det helt analogt til andre forbindelser. Ladninger ændrer ikke noget på molvægten, så f.eks. nitrat-ionen):
| M(NO3−) | = M(N) + 3 × M(O) = 14.0067 g/mol + 3 × 15.9994 g/mol = 62,0049 g/mol |
Hvad bruger man det til?
Man bruger det til det der hedder støkiometriske beregninger på kemiske reaktioner. Når man ser på reaktioner, er det altid forholdet mellem antal mol der reagerer, som man skriver, f.eks.:
2 H2(g) + O2(g)
2 H2O(g)
Her reagerer H2 og O2 i forholdet 2:1, men fordi vi ikke kan afmåle hhv. 2 og 1 mol H2 og O2, må vi regne det om til f.eks. masser ud fra m = n · M:
Vi ved nu, at vi skal afveje 4 g H2 til 32 g O2 for at have det rette blandingsforhold til at kunne få det hele omsat.
Ved at anvendes denne teknik kan man regne på f.eks. materialeforbrug ved produktion, miljøbelastninger ved forskellige metoder til affaldsbehandling, CO2-udledninger og meget andet, og det er også det man gør.
2 H2(g) + O2(g)
2 H2O(g)Her reagerer H2 og O2 i forholdet 2:1, men fordi vi ikke kan afmåle hhv. 2 og 1 mol H2 og O2, må vi regne det om til f.eks. masser ud fra m = n · M:
| m(H2) | = n(H2) · M(H2) = 2 mol · 2,0158 g/mol = 4,0316 g |
| m(O2) | = n(O2) · M(O2) = 1 mol · 31,9988 g/mol = 31,9988 g |
Vi ved nu, at vi skal afveje 4 g H2 til 32 g O2 for at have det rette blandingsforhold til at kunne få det hele omsat.
Ved at anvendes denne teknik kan man regne på f.eks. materialeforbrug ved produktion, miljøbelastninger ved forskellige metoder til affaldsbehandling, CO2-udledninger og meget andet, og det er også det man gør.