رابطه بین مول و مواد مرکب در شیمی

 

 

در ادامه بحث های شیمی دان نمونه 1، 2 و 3 می خواهیم تعداد مول مواد مرکب با جرم های آن ها را بیابیم.

نخست بیایید جرم یک اتم ¹²C بر حسب گرم محاسبه کنیم:

می دانیم که یک مول از ¹²C دارای جرم 12.00 گرم است.  در هر مول ، 6.022 ×10²³اتم وجود دارد؛ پس یک اتم ¹²C دارای وزن:

12.00 g / 6.022 x 1023 اتم =

1.99 x 10-23 g

در هر اتم خواهد بود.

سوال 1:

یک واحد amu به صورت یک دوازدهم جرم اتم ¹²C تعریف می شود. حال جرم  1 amu  را بر حسب گرم محاسبه کنید.

جواب:

   1.99 x 10^-23 g / 12 = 1.66 x 10^-24 g    : یک دوازدهم جرم کربن 12          

مول و ماده مرکب:

می دانیم که فرمول یک ماده مرکب، نسبت اتم های عناصر مختلف آن ماده مرکب را نشان می دهد. برای مثال منیزیوم کلراید فرمول MgCl₂ دارد؛ یعنی یک اتم منیزیوم و دو اتم کلر در این ماده وجود دارند.

 

سوال 2:

در ترکیب Fe₂O₃ چند اتم اکسیژن برای هر دو اتم آهن وجود دارد؟

الف) 1.5                                                   ب) 2                                                               ج) 3

واضح است که گزینه ج صحیح است.

عدد زیرنویس می تواند بر اساس مول هم بیان شود. اگر دو اتم کلر برای هر اتم منیزیوم در MgCl₂ وجود دارد، پس دو مول از اتم کلر باید برای هر مول از اتم منیزیوم وجود داشته باشد و یا به عبارت دیگر؛ برای هر 12 x 10²³  اتم کلر، 6 x 10²³ اتم منیزیوم وجود دارد.

سوال 3:

فرمول هیدروکسید باریوم، Ba(OH)₂ است. پرانتز نشان دهنده این است که به ازای هر یون باریوم، دو یون هیدروکسید وجود دارد. چند مول اکسیژن برای هر مول باریوم وجود دارد؟

جواب:

می توان پرانتز را به صورت  BaO₂H₂  هم نوشت، یعنی رابطه مولی اتم ها کاملا مشخص می شود. پس جواب 2 مول اکسیژن است.

جرم مولی:

جرم مولی که همان وزن فرمولی یک ماده مرکب نامیده می شود، جرم یک مول از هر ماده مرکب است و می تواند به راحتی با جمع کردن جرم های اتمی هر عنصر در ماده مرکب به دست بیاید. برای هیدروکسید باریوم، بایستی وزن اتمی باریوم، وزن اتمی اکسیژن(که باید دو بار حساب شود) و وزن اتمی هیدروژن (دو بار حساب شود) با هم جمع کنیم. یعنی:

 137 + (2 x 16) + (2 x 1) = 171 g

پس یک مول از Ba(OH)₂ دارای جرم مولی یا وزن فرمولی 171 گرم است.

سوال 4:

چه مقدار هیدروکسید باریوم باید وزن کنیم تا  0.10 مول از این ماده داشته باشیم؟

الف) 17 گرم        ب) 34 گرم         ج) 171 گرم

جواب:

گزینه الف صحیح است. اگر یک مول از هیدروکسید باریوم، 171 گرم وزن داشته باشد، باید یک دهم از یک مول دارای وزن

 0.1 mole x 171 g/mole = 17 g  

باشد.

سوال 5:

اگر برای آزمایشی، 5 x 10-3  مول از Cu2O لازم باشد، وزن آن چقدر است؟

5 x 10-3 mole أ—143 g/mole = 0.7 g

علاوه بر فرمولی که در مثال های بالا از آن ها استفاده کردیم (این نوع فرمول ها فرمول تجربی نامیده می شوند) چندین فرمول وجود دارند که برای مواد مرکب مولکولی استفاده می شوند. برای مثال فرمول نقطه ای، فرمول مولکولی و ... .

فرمول تجربی، ساده ترین نسبت عدد صحیح تعداد اتم ها (مول های) هر عنصر در ماده مرکب است. فرمول تجربی تنها فرمول مورد استفاده برای ترکیبات یونی است (یعنی مواد مرکبی که شامل یون های باردار هستند).

بنزن که یک ماده مرکب مولکولی جالب است، شامل مولکول هایی است که شش اتم کربن در یک حلقه شش گوشه (هگزاگونال) به هم وصل شده اند. هر کربن دارای یک هیدروژن متصل به خود است.

فرمول ساختاری تعداد اتم های متصل به هم را در یک ماده نشان می دهد. به عنوان مثال بنزن دارای فرمول مولکولی C₆H₆است.

سوال 6:

وزن مولکولی بنزن را محاسبه کنید.

6 x 12 + 6 x 1 = 78 g

78 گرم از بنزن شامل چه تعداد مول مولکول بنزن است؟

الف) 1 مول                                           ب) 6 مول                                          ج) 6×10 ²³

جواب الف صحیح است.

گاهی اوقات لازم است یک فرمول را برای درصد وزنی تبدیل کنیم. برای مثال، بنزن 92% کربن و 8% هیدروژن است. برای تعیین درصد از فرمول باید ابتدا از فرمول تجربی، جرم مولی را به دست بیاوریم. برای بنزن، جرم مولی 13 گرم است. درصد کربن در 13 گرم خواهد بود:

12 g/13 g x 100 = 92 %

درصد اکسیژن در اسید استیک که دارای فرمول تجربی CH₂O است، جقدر است؟

جواب:

جرم مولی این ماده 30 گرم بر مول است. 16 گرم اکسیژن در این 30 گرم وجود دارد. برای همین درصد اکسیژن در این 30 گرم خواهد بود:

16 g/30 g x 100 = 53%