Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Avogadros-nummer
- Het molecuulgewicht van een verbinding bepalen
- Voorbeelden
- Berekening van het aantal moleculen
Atomen en moleculen zijn oneindig klein, en elk beetje materie dat groot genoeg is om te wegen, bevat zo'n groot aantal dat ze onmogelijk te tellen zijn, zelfs als je ze zou kunnen zien. Dus hoe weten wetenschappers hoeveel moleculen er in een bepaalde hoeveelheid van een specifieke verbinding zitten? Het antwoord is dat ze vertrouwen op het Avogadros-getal, dat is het aantal atomen in een mol van de verbinding. Zolang je de chemische formule van de verbinding kent, kun je de atoomgewichten van de atomen opzoeken en weet je het gewicht van één mol.Vermenigvuldig dat met het gewicht dat je bij de hand hebt, vermenigvuldig dan met het Avogadros-getal - het aantal deeltjes in eenheid dat een mol wordt genoemd - om het aantal moleculen in je monster te vinden.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Als je het gewicht van de verbinding in gram weet, kun je het aantal moleculen vinden door de gewichten van de componentatomen op te zoeken, te berekenen hoeveel mol je hebt en dat aantal te vermenigvuldigen met het Avogadros-getal, dat is 6.02 X 1023.
Avogadros-nummer
Avogadros-nummer werd niet geïntroduceerd door de naamgenoot, de Italiaanse natuurkundige Amadeo Avogadro (1776-1856). In plaats daarvan werd het voor het eerst voorgesteld door de Franse natuurkundige Jean Baptiste Perrin in 1909. Hij bedacht de term toen hij de eerste benadering bepaalde door het observeren van willekeurige trillingen van microscopische deeltjes gesuspendeerd in vloeistoffen en gassen. Daaropvolgende onderzoekers, waaronder de Amerikaanse natuurkundige Robert Millikan, hielpen het te verfijnen, en tegenwoordig definiëren wetenschappers het Avogadros-getal als 6.02214154 x 1023 deeltjes per mol. Of het nu gaat om een vaste, gasvormige of vloeibare toestand, een mol bevat altijd het aantal deeltjes van Avogadros. Dat is de definitie van een mol.
Het molecuulgewicht van een verbinding bepalen
Elk atoom heeft een specifieke atoommassa die u kunt opzoeken in het periodiek systeem der elementen. Je kunt het vinden als het getal net onder de naam van het element, en het wordt meestal gegeven in atomaire massa-eenheden. Dat betekent eenvoudig dat één mol van het element het weergegeven aantal in gram weegt. De atoommassa van waterstof is bijvoorbeeld 1.008. Dit betekent dat één mol waterstof 1,008 gram weegt.
Om het molecuulgewicht van een molecuul of verbinding te vinden, moet u de chemische formule kennen. Van daaruit kun je het aantal individuele atomen tellen. Nadat je het atoomgewicht van elk element hebt opgezocht, kun je alle gewichten bij elkaar optellen om het gewicht van één mol in gram te vinden.
Voorbeelden
1. Wat is het molecuulgewicht van waterstofgas?
Waterstofgas is een verzameling van H2 moleculen, dus je vermenigvuldigt de atoommassa met 2 om de moleculaire massa te krijgen. Het antwoord is dat een mol waterstofgas weegt 2.016 gram.
2. Wat is het molecuulgewicht van calciumcarbonaat?
De chemische formule van calciumcarbonaat is CaCO3. Het atoomgewicht van calcium is 40.078, dat van koolstof is 12.011 en dat van zuurstof is 15.999. De chemische formule bevat drie zuurstofatomen, dus vermenigvuldig het gewicht van zuurstof met 3 en voeg het toe aan de andere twee. Wanneer u dit doet, vindt u het gewicht van één mol calciumcarbonaat 100.086 gram.
Berekening van het aantal moleculen
Zodra u het molecuulgewicht van een verbinding kent, weet u hoeveel het Avogadros-aantal van die verbinding in gram weegt. Om het aantal moleculen in een monster te vinden, deelt u het gewicht van het monster door het gewicht van één mol om het aantal mol te krijgen en vermenigvuldigt u dit met Avogadros-getal.
1. Hoeveel moleculen zitten er in 50 gram waterstofgas (H2)?
Het molecuulgewicht van 1 mol H2 gas is 2.016 gram. Deel dit in het aantal grammen dat je hebt en vermenigvuldig dit met 6,02 x 1023 (Avogadros-getal afgerond op twee decimalen). Het resultaat is (50 gram ÷ 2.016 gram) X 6,02 x 1023 = 149,31 X1023 = 1,49 X 1025 moleculen.
2. Hoeveel calciumcarbonaatmoleculen zitten er in een monster dat 0,25 gram weegt?
Eén mol calciumcarbonaat weegt 100,086 gram, dus 0,25 mol weegt 0,25 / 100,86 = 0,0025 gram. Vermenigvuldig met Avogadros-nummer om 0,015 X 10 te krijgen23 = 1,5 x 1021 moleculen in dit monster.