2.8: Mooli

Koska atomit ja molekyylit ovat äärimmäisen pieniä, niitä on erittäin paljon missä tahansa makroskooppisessa näytteessä. Esimerkiksi 1 cm3 elohopeaa, johon moolin johdannossa viitattiin, sisältäisi 4,080 x 1022 elohopea-atomia, ja 3,47 cm3 bromia sisältäisi kaksinkertaisen määrän (8,160 x 1022) bromiatomeja. Mikroskooppisten hiukkasten laskemiseen liittyviä hyvin suuria lukuja on hankala ajatella tai kirjoittaa ylös. Siksi kemistit ovat päättäneet laskea atomit ja molekyylit käyttäen yksikköä nimeltä mooli. Yksi mooli (lyhenne mol) on 6,022 x 1023 mikroskooppista hiukkasta, jotka muodostavat kyseisen aineen. Siten 6,022 x 1023 Br-atomia on 1 mol Br. 8,160 x 1022 atomia käsittelemässämme näytteessä olisi

\

Ajatus suuren luvun käyttämisestä yksikkönä, jonka avulla voidaan mitata, kuinka monta esinettä meillä on, ei ole ainutlaatuinen kemisteille. Kananmunia, donitseja ja monia muita esineitä myydään tusina-yksikkönä, jossa on kaksitoista esinettä. Pienemmät esineet, kuten lyijykynät, voidaan tilata 144 kappaleen yksiköissä eli bruttomääräisinä, ja paperi pakataan rullina, joista kukin sisältää 500 arkkia. Kemisti, joka puhuu 0,1355 mol Br:stä, on hyvin samankaltainen kuin kirjakaupan johtaja, joka tilaa 2½ tusinaa hikipaitoja, 20 bruttomäärä lyijykyniä tai 62 paperirullaa.

Tässä on kuitenkin aste-ero, koska kemistin yksikkö, 6,022 x 1023, on niin suuri. Paperipino, joka sisältäisi mooli arkkia, ulottuisi yli miljoona kertaa maapallon ja auringon välisen etäisyyden päähän, ja 6,022 x 1023 hiekanjyvää peittäisi koko maailman maan lähes kahden jalan syvyyteen asti. On selvää, että moolimassa on hyvin paljon hiukkasia.

Miksi kemistit ovat valinneet niinkin epätavallisen luvun kuin 6,022 x 1023 yksikkönä, jonka avulla atomeja tai molekyylejä voidaan laskea? Varmasti jokin mukava pyöreä luku olisi helpompi muistaa. Vastaus on, että minkä tahansa alkuaineen 1 mol:n atomimassan grammamäärä on kyseisen alkuaineen atomipaino. Esimerkiksi 1 mol elohopea-atomeja ei ainoastaan sisällä 6,022 x 1023 atomia, vaan sen massa 200,59 g saadaan kätevästi lisäämällä atomipainotaulukkoon yksikkö gramma. Joitakin muita esimerkkejä ovat

\

Tässä ja myöhemmissä laskutoimituksissa atomipainot pyöristetään kahteen desimaaliin, paitsi jos, kuten H:n tapauksessa, jäljelle jäisi vähemmän kuin neljä merkitsevää numeroa.

Moolin moolimassan saa myös atomipainoista. Aivan kuten tusinassa kananmunia on tusina valkuaista ja tusina keltuaista, moolissa CO-molekyylejä on moolissa C-atomeja ja moolissa O-atomeja.

Moolin CO-molekyylin massa on siis

\

\

Moolin molekyyliluku grammoina ilmaistuna on moolin CO-molekyylin massa (28,01). Joitakin muita esimerkkejä on taulukossa \(\PageIndex{1}\).

Taulukko \(\PageIndex{1}\): Molekyylipaino

Molekyyli	Molekyylipaino	Massa 1 Mol molekyylejä
Br2	2(79.90) = 159.80	159.80 g
O2	2(16.00) = 32.00	32.00 g
H2O	2(1.008) + 16 = 18.02	18.02 g
HgBr2	200.59 + 2(79.90) = 360.39	360.39 g
	Hg2Br2	2(200.59) + 2(79.90) = 560.98	560.98 g

On tärkeää täsmentää, millaiseen hiukkaseen mooli viittaa. Esimerkiksi moolissa Br-atomeja on vain puolet vähemmän atomeja (ja puolet pienempi massa) kuin moolissa Br2-molekyylejä. On parasta olla puhumatta moolista bromia tarkentamatta, tarkoitetaanko 1 mol Br vai 1 mol Br2.