Aine hulk ja selle ühikud

Enamasti meie praktilises tegevuses, olgu see siis tööstus või olme, üksikute aine­osakestega (aatomid, molekulid, ioonid jne) tegemist ei ole. Ikka on tegu aine kogusega, mida saab mõõta kas kaalumise või mahu mõõtmise teel. Aine kogust saab niisiis väljendada mitmeti – massina (1 kilo­gramm suhkrut) või ruumalana (1 liiter vett). Mõlemal juhul on tulemuseni jõudmiseks vajalik mõõtmine. Argi­elus leitakse aine kogus tihti ka loendamise teel: 10 tabletti, 100 vitamiini­terakest, 2 šokolaadi­tahvlit, 20 muna jms. Loendamisel saame objektide hulga. Sellise väljendus­viisiga analoogne suurus on keemia- ja füüsika­arvutustes kasutatav aine hulk.

Nii teadus kui ka tööstus vajab väga täpseid aine­koguseid, et saada võimalikult täpne oodatud tulemus. Selleks aga üksikute elementide aatom­massid (ega ka valem­massid) ei sobi. Et saada valem­mass argielus enim kasutatavates ühikutes (g, kg), peab olema aine­osakesi ääretult suur kogus. Siin ei piisa isegi ei tosinast ega kümnetest tosinatest aine­osakestest, vaid tarvis on palju-palju suuremaid aine­osakeste hulki. Siit tekkis ka vajadus aine hulga mõiste järele, mis arvuliselt võrdub aine­osakeste hulgaga, millega saab juba argielus toimetada.

Aineosakeste loendamiseks kasutatakse üht kindlat etalon­suurust.

See arv on ääretult suur ja võrdub 6 · 10²³ aine­osakesega. Sellise aine hulga ühikuks on 1 mool. Selles sisalduvate osakeste arvu nimetatakse Avogadro arvuks, tuntud Itaalia füüsiku Amadeo Avogadro järgi. Avogadro arvu määratlus on järgmine:

Kas siis praktiliselt saab kokku lugeda hiigel­arvu silmale nähtamatuid aine­osakesi? Otseselt mitte, kuid keeruliste katsete ja arvutuste tulemusena küll. Niiviisi määratigi Avogadro arv.

Moolides võib loendada mis tahes aine­osakeste – molekulide, aatomite, ioonide, elektronide jne – hulki.

1 mool aatomeid = 6 · 10²³ aatomit

1 mool ioone = 6 · 10²³ iooni

1 mool elektrone = 6 · 10²³ elektroni

0,5 mooli elektrone = 3 · 10²³ elektroni

Aine hulka tähistatakse tähega n, mooli lühendiks ühikuna on mol. 10 mooli hapniku molekule märgime: n(O₂) = 10 mol.

Moolarvutustes tuleb tähele panna, milliste aine­osakeste hulk on antud. Näiteks sisaldab

1 mol H₂ molekule → 2 mol H aatomeid

ehk 6 · 10²³ H₂ molekuli → 2 · 6 · 10²³ = 12 · 10²³ H aatomit.

Väävelhappe korral:

Ülesannetes kasutatakse ka mooli kordseid ühikuid millimooli (mmol), kilomooli (kmol) ja megamooli (Mmol).

1 mmol = 10^–3 mol
​1 kmol = 10³ mol
​1 Mmol = 10⁶ mol

Lihtsamates keemiaarvutustes me neid tavaliselt ei kasuta. Erinevate ainete 1 mooli mass grammides on erinev hoolimata sellest, et osakeste arv on ühesugune.

Kõikide ainete ühes moolis on ühepalju aineosakesi, 6 · 10²³ osakest, ent see arv osakesi sisaldub eri ainete erinevas massis – 18 grammis vees, 98 grammis väävel­happes, 12 grammis süsinikus. Enamasti kasutataksegi keemias kõrvuti aine hulgaga aine massi või ruumala. Kõrvutame argieluski objektide hulka näiteks massiga: 1 šokolaadi­tahvel – 50 g, 2 šokolaadi­tahvlit – 100 g jne.

Kuidas ikkagi lahendada teema algul toodud probleem, otsustada, kas aine kogus on suurem 12 muna või 2 arbuusi korral? Kõigepealt määrame, mis suuruseid me võrdleme. Kui võrrelda munade ja arbuuside massi, on selge, et arbuusidel on see suurem. Väljendades aga tulemuse loendamise teel (analoogselt aine hulgaga moolides), on munade hulk suurem.