Konu anlatımı
Atomlar ve moleküller tek tek sayılamayacak kadar küçüktür; bir damla suda bile milyarlarca kez milyarlarca molekül vardır. Kimyacılar bu yüzden tanecikleri, tıpkı yumurtaları düzineyle saymamız gibi, mol adı verilen büyük bir sayı paketiyle sayar. Mol, terazide tartılabilen kütle ile gözle görülemeyen tanecik sayısı arasında köprü kurar.
Bu sayfada mol kavramını ve tarihsel gelişimini, bağıl atom kütlesini, izotopların mol kütlelerine etkisini, mol kütlesi hesaplamayı, kütle, mol, tanecik sayısı ve normal şartlarda gaz hacmi arasındaki dönüşümleri, eşit kütle ve eşit atom sayısı problemlerini, karışım hesaplarını ve formül ile atom kütlesi bulmayı göreceksin. Tepkime denklemi üzerinden yapılan hesaplar Kimyasal Tepkimeler konusunda işlenir.
Mol ve Avogadro sayısı
Mol, tanecik sayısını anlatan bir birimdir: 1 mol, 6,02·10²³ tane tanecik demektir ve bu sayıya Avogadro sayısı denir. Tanecik atom, molekül, iyon ya da iyonik bileşiklerde formül birimi olabilir; bu yüzden molden söz ederken hangi taneciğin sayıldığı belirtilmelidir. 1 mol su molekülü 6,02·10²³ molekül içerir; her molekülde üç atom bulunduğu için bu örnekte 3 mol atom vardır.
Bağıl atom kütlesi ve izotoplar
Atomların kütleleri, kütlesi tam 12 akb kabul edilen ¹²C atomuyla karşılaştırılarak verilir; 1 akb (atomik kütle birimi), bir ¹²C atomunun kütlesinin on ikide biridir. Bir atomun bu birimle verilen kütlesine bağıl atom kütlesi denir. Elementlerin çoğu birkaç izotopun karışımı olduğu için tabloda verilen atom kütleleri bu izotopların ortalamasıdır; klorun 35,5, bakırın 63,5 olması bu yüzdendir. TYT'de izotop bolluklarından ortalama atom kütlesi hesaplanmaz.
Mol kütlesi
1 mol taneciğin gram cinsinden kütlesine mol kütlesi denir; birimi g/mol'dür. Bir elementin mol kütlesi, atom kütlesiyle sayıca aynıdır: bir karbon atomu 12 akb ise 1 mol karbon 12 g'dır. Bileşiklerin mol kütlesi, formüldeki atomların kütleleri toplanarak bulunur: suyun mol kütlesi 2 · 1 + 16 = 18 g/mol, kalsiyum karbonatınki 40 + 12 + 3 · 16 = 100 g/mol olur.
Kütle, mol, tanecik sayısı ve gaz hacmi
Mol sayısı, kütlenin mol kütlesine bölünmesiyle bulunur: n = m / M. Tanecik sayısı, mol sayısının Avogadro sayısıyla çarpımıdır. Atom sayısı için molekül sayısı, bir moleküldeki atom sayısıyla çarpılır. Gazlar için normal şartlarda (0 °C ve 1 atm) 1 mol gaz 22,4 L hacim kaplar; bu değer yalnızca gazlar ve normal şartlar için dönüşüm çarpanı olarak kullanılır. Kısacası mol, bütün dönüşümlerin geçtiği merkezdir: kütleden mole, molden tanecik sayısına ya da gaz hacmine geçilir.
Problem türleri
Eşit kütle sorularında mol sayıları mol kütleleriyle ters orantılıdır; eşit atom sayısı sorularında mol sayısı ile moleküldeki atom sayısının çarpımları eşitlenir. İki maddeden oluşan karışımlarda toplam mol ve toplam kütle için iki eşitlik yazılarak her maddenin mol sayısı bulunur. Bir örnekteki elementlerin mol sayıları biliniyorsa formüldeki atom oranı, bir maddenin mol sayısı ve kütlesi biliniyorsa mol kütlesi ve atom kütlesi bulunur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. 8,8 g karbon dioksit (CO₂) kaç moldür? Bu örnekte kaç molekül ve kaç atom vardır? Normal şartlarda kaç litre hacim kaplar? (C: 12, O: 16)
Çözüm. Karbon dioksitin mol kütlesi 12 + 2 · 16 = 44 g/mol'dür. Mol sayısı 8,8 / 44 = 0,2 mol olur. Molekül sayısı 0,2 · 6,02·10²³ = 1,204·10²³ tanedir. Her molekülde 3 atom bulunduğu için atom sayısı 0,6 mol, yani 3,612·10²³ tanedir. Normal şartlarda hacim 0,2 · 22,4 = 4,48 L'dir.
Örnek 2. Eşit kütlede metan (CH₄) ve oksijen (O₂) gazları alınıyor. Mol sayıları ve toplam atom sayıları arasındaki oran nedir? (H: 1, C: 12, O: 16)
Çözüm. Mol kütleleri metan için 16, oksijen için 32 g/mol'dür. Eşit kütlede mol sayısı mol kütlesiyle ters orantılı olduğundan metanın mol sayısı oksijeninkinin 32 / 16 = 2 katıdır. Bir metan molekülünde 5, bir oksijen molekülünde 2 atom vardır. Atom sayıları oranı (2 · 5) : (1 · 2) = 10 : 2 = 5 : 1 olur.
Örnek 3. 0,25 mol XO₂ bileşiği 16 g geliyor. X'in atom kütlesi kaçtır? (O: 16)
Çözüm. Mol kütlesi kütlenin mol sayısına bölümüdür: 16 / 0,25 = 64 g/mol. Bir XO₂ formülünde bir X ve iki oksijen atomu vardır: X + 2 · 16 = 64. Buradan X = 64 − 32 = 32 bulunur. Atom kütlesi 32 olan element kükürttür ve bileşik kükürt dioksit olabilir.
Örnek 4. Metan (CH₄) ve etan (C₂H₆) gazlarından oluşan 0,5 mol'lük bir karışımın kütlesi 10,8 g'dır. Karışımda her gazdan kaç mol vardır ve karışımda toplam kaç mol hidrojen atomu bulunur? (H: 1, C: 12)
Çözüm. Metanın mol sayısına x, etanınkine y dersek x + y = 0,5 ve 16x + 30y = 10,8 olur. Birinci eşitlikten y = 0,5 − x yazılırsa 16x + 15 − 30x = 10,8 ve 14x = 4,2 bulunur; x = 0,3, y = 0,2 olur. Hidrojen atomları 0,3 · 4 + 0,2 · 6 = 1,2 + 1,2 = 2,4 mol'dür. Kontrol: 0,3 · 16 + 0,2 · 30 = 4,8 + 6 = 10,8 g.
Sık yapılan hatalar
- Molekül sayısı ile atom sayısını karıştırmak; atom sayısı için molekül sayısı, bir moleküldeki atom sayısıyla çarpılır.
- 22,4 L/mol değerini sıvı ve katılar ya da normal şartlar dışındaki gazlar için kullanmak.
- Mol kütlesini hesaplarken alt simgeleri ya da parantezin dışındaki sayıyı unutmak.
- Eşit kütledeki maddelerin mol sayılarını eşit sanmak; mol sayıları mol kütleleriyle ters orantılıdır.
- Klorun 35,5 olan mol kütlesini bir hesap hatası sanmak; değer izotopların ortalamasıdır.
- 1 mol = 6,02·10²³ tanecik; hangi taneciğin sayıldığını belirt.
- n = m / M; tanecik sayısı = n · 6,02·10²³.
- Normal şartlarda (0 °C, 1 atm) 1 mol gaz 22,4 L'dir.
- Eşit kütlede mol sayısı mol kütlesiyle ters orantılıdır.
- Karışımlarda toplam mol ve toplam kütle için iki eşitlik kur.