الكتلة والمول

يقوم الدرس على فكرة أساسية مفادها أن المول الواحد من أي مادة يحتوي دائما على نفس عدد الجسيمات، لكن مولات المواد المختلفة لها كتل مختلفة تماما مثل اختلاف كتلة درزن من الليمون عن درزن من البيض لاختلاف حجم وتركيب كل منهما. يربط الدرس بين الكتلة والمول عبر الكتلة المولية وهي كتلة مول واحد من أي مادة نقية بوحدة g/mol وتساوي عددا كتلتها الذرية. لتحويل الكتلة إلى مولات نستخدم مقلوب الكتلة المولية كعامل تحويل، ولتحويل المولات إلى كتلة نضرب في الكتلة المولية، بينما يتطلب التحويل المباشر بين الكتلة وعدد الذرات المرور بالمولات أولا باستخدام عدد أفوجادرو والكتلة المولية معا. مثال سريع: لتحويل 3.00 mol من النحاس Cu إلى كتلة نضرب في كتلته المولية 63.546 g/mol لنحصل على 191 g.

الفكرة الأساسية

يحتوي المول على العدد نفسه من الجسيمات دائما، غير أن مولات المواد المختلفة لها كتل مختلفة. لو وضعت مولا واحدا من الكربون ومولا واحدا من النحاس في ميزان، فسترى فرقا في الكتلة لأن كتل ذرات الكربون تختلف عن كتلة ذرات النحاس.

الشرح

الكتلة المولية هي كتلة مول واحد من أي مادة نقية، وتساوي عددا كتلتها الذرية ووحدتها g/mol. فمثلا كتلة ذرة الحديد واحدة تساوي 55.845 amu لذا فالكتلة المولية للحديد تساوي 55.845 g/mol. للتحويل من المولات إلى الكتلة نستخدم العلاقة: $\text{الكتلة بالجرامات } (g) = \text{عدد المولات } (mol) \times \frac{\text{الكتلة المولية } (g)}{\text{1 mol}}$ وللتحويل من الكتلة إلى المولات نستخدم مقلوب عامل التحويل: $\text{مولات العنصر } (mol) = \text{كتلة العنصر } (g) \times \frac{\text{1 mol}}{\text{الكتلة المولية } (g)}$ أما للتحويل بين الكتلة والذرات فلا بد من التحويل إلى المولات أولا كخطوة وسيطة باستخدام عدد أفوجادرو $6.02 \times 10^{23}$ والكتلة المولية.

مثال محلول خطوة بخطوة

تحويل 0.0450 mol من الكروم Cr إلى كتلة:

1. تحليل المسألة: المعطيات هي عدد المولات = $0.0450 \text{ mol}$ والكتلة المولية للكروم = $52.00 \text{ g/mol}$ والمطلوب هو كتلة Cr.
2. حساب المطلوب: طبق عامل التحويل بضرب عدد المولات في الكتلة المولية: $\text{كتلة الكروم } (g) = 0.0450 \text{ mol Cr} \times \frac{52.00 \text{ g Cr}}{\text{1 mol Cr}} = 2.34 \text{ g Cr}$
3. تقويم الإجابة: الإجابة أقل من 0.1 كما هو متوقع والوحدة صحيحة وهي g.

أخطاء شائعة

• الضرب في الكتلة المولية بدلا من القسمة (أو استخدام المقلوب الخاطئ) عند تحويل الكتلة إلى مولات.
• محاولة التحويل المباشر بين الكتلة وعدد الذرات في خطوة واحدة متجاوزين خطوة المول.
• الخلط بين وحدة الكتلة الذرية amu ووحدة الكتلة المولية g/mol.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

1. احسب الكتلة بالجراماعات لـ $3.57 \text{ mol}$ من الألومنيوم Al (علما بأن كتلته المولية 26.98 g/mol تقريبا). الإجابة: $3.57 \times 26.98 = 96.3 \text{ g Al}$.
2. احسب عدد المولات في $525 \text{ g}$ من الكالسيوم Ca (علما بأن كتلته المولية 40.08 g/mol). الإجابة: $525 \times \frac{1}{40.08} = 13.1 \text{ mol Ca}$.