قياس المادة

يقوم الدرس على فكرة عد الجسيمات المتناهية الصغر كالذرات والجزئيات باستخدام وحدة تجمع الكميات الكبيرة وهي المول. كما تستخدم وحدات مألوفة كالدرزن لعد الأقلام، يستعمل الكيميائيون المول لعد الجسيمات عبر عدد ثابت يسمى عدد أفوجادرو وقيمته $6.02 \times 10^{23}$. لتحويل المولات إلى جسيمات، تضرب عدد المولات في $6.02 \times 10^{23}$. ولتحويل الجسيمات إلى مولات، تقسم على هذا العدد أو تضربه في مقلوبه. مثال: لحساب عدد جزيئات السكروز في $3.5 \text{ mol}$، تضرب $3.5$ في $6.02 \times 10^{23}$ ليكون الناتج $2.11 \times 10^{24}$ جزيئاً.

الفكرة الأساسية

يستعمل الكيميائيون المول لعد الجسيمات ومنها الذرات والأيونات بشكل غير مباشر لعد جسيمات ومكوّنات الصيغ الكيميائية للمادة.

الشرح

تماماً كما نستخدم وحدات مثل الزوج لعد اثنين والدرمز لعد اثني عشر والرزمة لعد خمسمئة ورقة، نحتاج في الكيمياء إلى وحدة لعد الذرات والجزئيات لأنها متناهية الصغر وصعبة العد المباشر. هذه الوحدة هي المول. المول هو وحدة النظام الدولي الأساسية لقياس كمية المادة، وهو يعادل عدد ذرات الكربون-12 في عينة كتلتها $12 \text{ g}$. وقد اتفق العلماء على أن المول الواحد من أي مادة يحتوي على $6.02 \times 10^{23}$ من الجسيمات الممثلة، سواء كانت ذرات أو جزيئات أو أيونات أو وحدات صيغة. يُسمى هذا الرقم عدد أفوجادرو تخليداً للفيزيائي أميدو أفوجادرو. لتحويل عدد المولات إلى جسيمات، نستخدم عامل التحويل $\frac{6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم}}{1 \text{ mol}}$، فتكون العلاقة: $\text{عدد الجسيمات الممثلة} = \text{عدد المولات} \times (6.02 \times 10^{23})$ ولتحويل الجسيمات إلى مولات، نستخدم مقلوب عدد أفوجادرو: $\text{عدد المولات} = \text{عدد الجسيمات الممثلة} \times \left(\frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ جسيم}}\right)$

مثال محلول خطوة بخطوة

احسب عدد مولات النحاس $\text{Cu}$ التي تحتوي على $4.50 \times 10^{24}$ ذرة منه.

1. تحليل المسألة: المعطيات: عدد ذرات النحاس $= 4.50 \times 10^{24}$ ذرة، ومعلمنا أن $1 \text{ mol} = 6.02 \times 10^{23}$ ذرة. المطلوب: حساب عدد مولات $\text{Cu}$. وبما أن العدد أكبر من عدد أفوجادرو، نتوقع أن تكون الإجابة أقل من $10 \text{ mol}$.
2. حساب المطلوب: نطبق عامل التحويل الخاص بمقلوب عدد أفوجادرو: \text{عدد المولات} = 4.50 \times 10^{24} \text{ ذرة} \times \left(\frac{1 \text{ mol}}{6.02 \times 10^{23} \text{ ذرة}} ight) بالضرب والقسمة: $\text{عدد المولات} = 7.48 \text{ mol} \text{ من النحاس}$
3. تقويم الإجابة: الإجابة أقل من $10 \text{ mol}$ كما توقعنا، والوحدات مكتوبة وصحيحة.

أخطاء شائعة

• الضرب في عدد أفوجادرو بدلاً من القسمة (أو الضرب في مقلوبه) عند تحويل الجسيمات إلى مولات.
• الخلط بين الجسيمات الممثلة (ذرات، جزيئات، وحدات صيغة) واعتبارها شيئاً واحداً دون الانتباه لنوع المادة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: احسب عدد ذرات الخارصين $\text{Zn}$ في $2.5 \text{ mol}$ منه. الإجابة: نضرب عدد المولات في عدد أفوجادرو: $2.5 \text{ mol} \times (6.02 \times 10^{23}) = 1.5 \times 10^{24} \text{ ذرة}$. السؤال الثاني: ما عدد المولات في عينة تحتوي على $2.50 \times 10^{20}$ ذرة من الحديد $\text{Fe}$؟ الإجابة: نقسم عدد الذرات على عدد أفوجادرو أو نضرب في مقلوبه: $\frac{2.50 \times 10^{20}}{6.02 \times 10^{23}} = 4.15 \times 10^{-4} \text{ mol}$.