Aine hulga ühik

  • Miks on vaja aineosakeste loendamiseks omaette ühikut?
  • Kui suur on aine hulk üks mool?
  • Mida tähistatakse Avogadro arvuga?
Seotud sisu
Muud tegevused

Täppisteaduse pidupäev

Igal aastal 23. oktoobril algusega kell 6.02 tähistatakse mooli päeva. Selline traditsioon sai alguse Ameerikast 1980datel ning selle mõte on soodustada huvi keemia vastu. Kuupäev ja kellaaeg viitavad väga tähtsale arvule – Avogadro arvule, mis on 6,02 · 1023. Selle keemikute mitte­ametliku püha üheks eesmärgiks on tunnustada Avogadro arvu kui mõistet, mis aitas kaasa keemia muutumisele täppisteaduseks.

Mooli päeva võib tähistada näiteks perioodilisustabeli tordiga
Seotud sisu
Muud tegevused

Mool on loendusühik

Argielus loendatakse tihti midagi. Näiteks kui loendame pliiatseid, saame pliiatsite hulga. Aine­osakesi loendades saaksime aine hulga (tähis n). Aine­osakesed (aatomid, molekulid jt) on aga nii väiksed, et neid üks­haaval loendada on keeruline. Seetõttu on loodud eriline aine hulga loendus­ühik mool.

Mool on tosinaga sarnane loendus­ühik. Öeldes näiteks tosin pliiatsit, teame, et see tähendab 12 pliiatsit, kaks tosinat pliiatsit on kaks korda 12 ehk 24 pliiatsit. Erinevalt tosinast on moolile vastav aine­osakeste arv väga suur. Aine hulk 1 mool sisaldab 6,02 · 1023 osakest (aatomit, molekuli, iooni vm). Aine­osakeste arvu ühes moolis nimetatakse Avogadro arvuks ja seda tähistatakse nii: NA = 6,02 · 1023 1/mol (loe: osakest ühe mooli kohta). Näiteks 1 mool H2 sisaldab NA vesiniku molekuli; 1 mool Fe sisaldab NA raua aatomit; 1 mool Ca2+ sisaldab NA kaltsiumi ioone.

Suhkuru, soola, söe, vase ja hapniku aine hulgad sisaldavad täpselt üks mool aineosakesi 
Avogadro arvu (NA) määramiseks on kasutatud süsiniku (C) isotoopi massiarvuga 12 (süsinik-12 ehk 12C). Aine hulk 1 mool sisaldab sama palju aineosakesi, kui on aatomeid 12 grammis süsinik-12 isotoobis

Aine hulk väljendab aines sisalduvate osakeste arvu. Aine hulga tähis on n ning ühik on mool (lühendatult mol).

Aine hulgas 1 mool on 6,02 · 1023 osakest.

Aine hulk 1 mool sisaldab ...

  • 602 ⋅ 1023 osakest.
  • 3,01 ⋅ 1023 osakest.
  • 6,02 ⋅ 1023 osakest.
  • 6,02 ⋅ 1032 osakest.

Aineosakeste arvu ühes moolis nimetatakse. Selle tähiseks onja ühikuks.

Seotud sisu
Muud tegevused

Lisalugemine. Kui suur on mool?

Üks mool sisaldab Avogadro arvu ehk 6,02 ⋅ 1023 osakest. Peale aine­osakeste on vähe objekte, mille hulka oleks mõistlik väljendada moolides, kuna see arv on tohutult suur.

Näiteks kui arvestada, et inimese kehas on ligi­kaudu sada triljonit (100 ⋅ 1012) rakku ning et inimesi elab Maal umbes 7 miljardit (7 ⋅ 109), saame inimeste rakkude koguarvuks 7 ⋅ 109 ⋅ 100 ⋅ 1012 = 7 ⋅ 1023, mis on veidi enam kui 1 mool rakke.

Teise näitena võrdleme greipe ja Maad. Maakera raadius on 6400 km ning ruumala umbes 1021 m3. Kui arvestada, et 500 suurt greipi mahub 1 m3, siis ligikaudu 1 mool greipe täidaks kogu Maa ruumala.

Ligikaudu 1 mool greipe täidaks kogu Maa ruumala
Seotud sisu
Muud tegevused

Aine hulga leidmine

Aine hulga ja osakeste arvu vahel esineb kindel seos. Avogadro arv (NA) on muutumatu suurus. Seega, teades osakeste arvu (N), saab leida aine hulga (n) moolides, kui jagada osakeste arv (N) Avogadro arvuga (NA).

Teisendame valemi ja leiame osakeste arvu (N) aine hulga (n) ja Avogadro arvu (NA) põhjal.

N=n·NA

Aine hulga (n) moolides saab leida, kui ...

  • osakeste arv (N) jagada Avogadro arvuga (NA).
  • Avogadro arv (NA) jagada osakeste arvuga (N).
  • osakeste arv (N) korrutada Avogadro arvuga (NA).
  • Avogadro arv (NA) korrutada osakeste arvuga (N).

Mitu mooli on 12,04 ⋅ 1023 osakest?

 mol

Mitu osakest sisaldab aine hulk 0,5 mol?

  • 6,02 ⋅ 1023
  • 12,04 ⋅ 1023
  • 3,01 ⋅ 1023
  • 9,03 ⋅ 1023
Seotud sisu
Muud tegevused

Näidisülesanded

Näidisülesanne 1 

Mitu mooli vett on klaasis, kui selles on 7,525 · 1024 vee molekuli?

Antud:

N = 7,525 · 1024

NA = 6,02 · 1023 1/mol

Leida: 

n

Lahendus. Leiame vee hulga moolides aine hulga ja aine­osakeste arvu seose põhjal.

n=NNA

n=7,525·10246,02·1023 1/mol=12,5 mol

Vastus. Klaasis on 12,5 mooli vett.

Janu tekib üldiselt siis, kui organism ei saa piisavalt vett, vedeliku­kadu on suur või kui toiduga on organism saanud liiga palju mineraal­sooli. Inimese veevajadus ööpäevas on keskmiselt 35 ml kehakaalu kilogrammi kohta

Näidisülesanne 2

Leia hapniku molekulide arv klassiruumis, kui hapnikku on 1050 mooli.

Antud:

n = 1050 mol

NA = 6,02 · 1023 1/mol

Leida: 

N

Lahendus. Avaldame aine hulga ja aineosakeste arvu seosest aineosakeste arvu.

n=NNA⇒N=n·NA

N=1050 mol·6,02·1023 1/mol =6,321·1026

Õhu koostises on mahu järgi ligikaudu 78% lämmastikku, 21% hapnikku, 0,9% argooni, 0,04% süsinikdioksiidi ning väga väike kogus teisi gaase

Vastus. Klassiruumis on 6,321⋅1026 hapniku molekuli.

Seotud sisu
Muud tegevused

Lisalugemine. Keemiliste reaktsioonide kirjeldamisest

18. sajand oli keemias väga huvitav aja­järk. Keemikud hakkasid üha enam reaktsioonidele põhjalikke selgitusi otsima. See arendas hoogsasti katse­seadmeid ja -meetodeid ning oletusliku ainete kirjeldamise ja juhusliku kokku­segamise asemel hakati põhjendatult eksperimenteerima ja argumenteerima.

Näiteks uuris prantsuse keemik Joseph-Louis Gay-Lussac (1778–1850) erinevaid gaase. Ta tegeles kuuma­õhu­pallidega ning oli lummatud gaasidest, mis tema õhu­palli õhku tõstsid. Aastal 1809 avaldas Gay-Lussac oma vaatluste põhjal tähele­paneku, et gaasid reageerivad oma­vahel kindlas ruumala­vahekorras. Näiteks leidis ta, et 2 mahu­osa süsinik­oksiidi (CO) reageerib 1 mahu­osa hapnikuga (O2) ning moodustub 2 mahu­osa süsinik­dioksiidi (CO2) (joonisel ülemine rida). Täna­päeval on sellist reaktsiooni lihtne kirja panna, ent 19. sajandi alguses reaktsioone veel nõnda kirjeldada ei osatud ja Gay-Lussaci avastus oli tõesti suur samm edasi.

Joseph-Louis Gay-Lussac (1778–1850)
Gay-Lussac’i avastus (ülemine rida) ning Avogadro täiendused (alumine rida)

Itaalia keemik Amedeo Avogadro (1776–1856) püüdis 1811. aastal selgitada oma kaas­aegse Gay-Lussaci lihtsaid vaatlusi. Ta käsitles oma töös inglise teadlase John Daltoni (1766–1844) aatomi­teooriat, mille kohaselt koosnevad kõik ained, nii gaasilised, vedelad kui ka tahked, äärmiselt väikestest osakestest – aatomitest. Arutluse tulemusena eeldas ta, et mingi kindel kogus gaasi (näiteks CO) sisaldab sama palju osakesi kui sama­suguse ruum­alaga mis tahes teine gaas (näiteks O2), kui tingimused on samad. Avogadro uskus, et ainete ruum­alad kirjeldavad reaktsiooni kulgemist üksikute molekulide tasandil: kui omavahel reageerib 2 mahuosa CO 1 mahuosa O2-ga, siis see tähendab, et oma­vahel reageerib 2 molekuli CO 1 molekuli O2-ga (joonisel alumine rida).

Avogadro väiteid ei võetud teadus­ring­kondades aasta­kümneid omaks, kuid tema idee tekitas teadlastes huvi määrata kindlaks, kui palju gaasi molekule võib olla ühes ruumala­ühikus. Austria keemiku Josef Loschmidti ja šoti füüsiku James Clerk Maxwelli tööde põhjal leiti, et 1 m3 gaasi sisaldab normaal­tingimustes (temperatuuril 0 ℃ ja rõhul 1 atm) umbes 1,9 ⋅ 1025 molekuli, seda arvu on nüüdseks täpsustatud (2,69 ⋅ 1025 molekuli kuup­meetris). 1909. aastal võttis prantsuse füüsik Jean Perrin (1870–1942) kasutusele kuulsa teadlase Amedeo Avogadro auks nimetatud Avogadro arvu mõiste, mis väljendab osakeste arvu aine hulgas. Perrin tõestas, et aine koosneb aatomitest, määras erinevate meetoditega suhteliselt täpselt Avogadro arvu ning pälvis 1926. aastal oma tööde eest Nobeli preemia.

Kuigi Avogadro arvu määramise meetodid ja täpsus on muutunud, aitasid eelnenud avastused keemilisi protsesse täpsemalt kirjeldada ja keemial täppis­teaduseks kujuneda.

Amedeo Avogadro (1776–1856)
Seotud sisu
Muud tegevused

Ma tean, et ...

  • Aine hulk on aines sisalduvate osakeste (aatomite, molekulide, ioonide vm) arv moolides (aine hulga tähis on n, ühik on mol).
  • Mool on aine hulga ühik (lühendatult mol).
  • 1 mool sisaldab Avogadro arv osakesi (NA = 6,02 · 1023 1/mol).
  • Aine hulga (n) ja aineosakeste arvu (N) vahel on järgmine seos: n=NNA.
Seotud sisu
Muud tegevused

Küsimused

  1. Millisel kuupäeval ja kellaajal tähistatakse mooli päeva? Millele need arvud viitavad?
  2. Miks kasutatakse aine hulga iseloomustamiseks Avogadro arvu, mitte näiteks tosinat?
Seotud sisu
Muud tegevused