Verruga

Unidade física
Nome da unidade	Verruga
Símbolo da unidade	${\ displaystyle \ mathrm {mol}}$
Quantidade (s) física (s)	Quantidade de substância
Símbolo de fórmula	${\ displaystyle n}$
dimensão	${\ displaystyle {\ mathsf {N}}}$
sistema	Sistema internacional de unidades
Em unidades SI	Unidade base
Nomeado após	molécula

A toupeira (símbolo unidade: mol ) é a unidade SI da quantidade de substância . Entre outras coisas, é usado para indicar a quantidade de reações químicas .

Por definição, um mol de uma substância contém exatamente 6.022 140 76e²³ partículas (constante de Avogadro). Isso é cerca de 602 trilhões departículas. Eles podem serátomos,moléculas,elétronsou outras partículas.

O número de partículas e a quantidade de substância são diretamente proporcionais entre si; cada uma dessas duas quantidades pode, portanto, servir de medida para a outra.

definição

Desde a revisão do Sistema Internacional de Unidades pela 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, a toupeira foi definida pela constante de Avogadro . A constante de Avogadro foi determinada para significar que um mol de uma substância contém exatamente partículas. O tipo de partícula deve ser especificado, pode ser átomos , moléculas , íons , elétrons ou outras partículas.${\ textstyle N _ {\ text {A}} = 6 {,} 022 \, 140 \, 76 \ cdot 10 ^ {23} \ \ mathrm {mol} ^ {- 1}}$${\ textstyle 6 {,} 022 \, 140 \, 76 \ cdot 10 ^ {23}}$

Definição antiga até 19 de maio de 2019

Anteriormente, a toupeira foi definida como a quantidade de substância em uma sistema que consiste de diversos como partículas individuais como os átomos que existem em 12 gramas do isótopo de carbono -12 ( ¹² C). De acordo com a definição, 1 mol de ¹² átomos de carbono tinha uma massa de 12 g. (Um mol de átomos de carbono natural, por outro lado, tem uma massa de aproximadamente 12,0107 g devido à mistura de outros isótopos.)

A unidade de massa atômica (u) foi e é definida até hoje como ¹ ⁄ _{12 da} massa do átomo de carbono ¹² . Portanto, 1 mol de átomos ou moléculas de massa de partícula X  u tinha, por definição, a massa X  g. Hoje isso só se aplica aproximadamente.

De acordo com a antiga definição, o número de partículas em um mol (constante de Avogadro N _A ) era uma variável mensurável e estava sobrecarregado com uma incerteza. Por outro lado, o conhecimento preciso da constante de Avogadro não era necessário para medir a quantidade de substância; Bastava uma pesagem (determinação da massa) e uma comparação com uma massa de referência de ¹² C. Para isso, a definição da toupeira dependia da definição do quilograma.

Nova definição desde 20 de maio de 2019

Com o avanço da tecnologia de medição, a constante de Avogadro pôde ser determinada cada vez mais precisamente, de modo que finalmente o “desvio” através do quilograma não era mais necessário. De acordo com a nova definição da constante de Avogadro, o número de partículas em um mol é definido com precisão , mas a massa de 1 mol de ¹² C é agora uma variável medida. O valor agora exato de N _A foi escolhido de forma que coincidisse o mais próximo possível com o valor de acordo com a definição antiga .

história

O termo “mol” foi cunhado por Wilhelm Ostwald em 1893 e é provavelmente derivado de “molécula”. Em 1971, o mol foi introduzido como a unidade básica do SI . Isso ampliou o escopo do SI para incluir a química . Antes do estabelecimento do SI, a toupeira era vista predominantemente como uma unidade de massa . Rótulos mais antigos são átomo de grama (para elementos) e molécula de grama (apenas para conexões). Na DIN 1310 “Conteúdo das soluções” de abril de 1927 está escrito: “As unidades de massa [...] são a toupeira, isto é. H. tantos gramas da substância quanto o seu peso molecular indicar [...] ”. No entanto, ao usar o “peso” molecular, uma massa de substância - não uma quantidade de substância do ponto de vista atual - foi descrita e referida como uma “quantidade de substância”. Na atual definição de mol do SI, por outro lado, a quantidade de substância é claramente distinta do número e da massa das partículas .

Na 14ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) em 1971, a pedido expresso da IUPAC , apoiada pela IUPAP, o mol foi incorporado ao SI e declarado uma unidade de base . Na CGPM anterior, em 1967, a moção ainda não havia obtido a maioria.

Múltiplos decimais

Partes decimais comuns e múltiplos da toupeira são:

Descrição	unidade	fator	Múltiplos	anotação
Megamol	Mmol	10 6	1.000.000 mol	corresponde a 1.000.000 moles
Quilomoles	kmol	10 3	1000 mol	corresponde a 1000 moles
Milimoles	mmol	10 −3	0,001 mol	corresponde a um milésimo de uma toupeira
Micromoles	μmol	10 -6	0,001 mmol	corresponde a um milionésimo de um mol (um milésimo de um milimole)
Nanomoles	nmol	10 -9	0,001 µmol	corresponde a um bilionésimo de um mol (um milionésimo de um milimole)
Picomoles	pmol	10 -12	0,001 nmol	é igual a um trilionésimo de um mol (um bilionésimo de um milimole)

Volume molar

O volume molar de uma substância é uma propriedade específica da substância que indica o volume de um molar de uma substância. Para um gás ideal , um mol ocupa um volume de 22,414  litros em condições normais (273,15 K, 101325 Pa) . Para gases , sólidos e líquidos reais , por outro lado, o volume molar depende da substância.

Massa molar

A massa molar é o quociente entre a massa e a quantidade de material de uma substância. Na unidade g / mol tem o mesmo valor numérico que a massa atômica ou molecular da substância na unidade ( unidade de massa atômica ). Seu significado é equivalente ao “peso atômico” anterior em química. ${\ displaystyle M}$${\ displaystyle u}$

Cálculo das quantidades da substância

A seguinte fórmula é usada para o cálculo : ${\ displaystyle n = {\ frac {m} {M}}}$

Denota a quantidade de substância , a massa e a massa molar. pode ser obtido a partir de tabelas para elementos químicos e calculado a partir desses valores para compostos químicos de composição conhecida. ${\ displaystyle n}$${\ displaystyle m}$${\ displaystyle M}$${\ displaystyle M}$

A massa atômica, que é dada em tabelas para cada elemento químico, está relacionada à mistura natural de isótopos . Por exemplo, a massa atômica do carbono é 12,0107 u. Este valor não se aplica a outras razões de isótopos, como material enriquecido com ¹³ C. Enquanto os desvios das misturas de isótopos conforme ocorrem na natureza são relativamente pequenos com elementos estáveis, a mistura de isótopos pode depender muito da origem e idade do material, especialmente com elementos radioativos.

Uso da unidade mol ao especificar as concentrações

A unidade molar é freqüentemente usada em unidades compostas para indicar concentrações (teor de sal das soluções, acidez das soluções, etc.). Um dos usos mais comuns é a solução x-molar (o x representa qualquer número racional positivo).

exemplo

Uma solução 2,5 molar A contém 2,5 mol do soluto A em 1 litro da solução.

Veja também: Quantidade de concentração de substância

Exemplos

Massa de 1 mol de hélio

• 1 átomo de hélio tem uma massa de cerca de 4 u (u é a unidade de massa atômica ; um átomo de hélio tem 2 prótons e 2 nêutrons ). O gás hélio é monoatômico, portanto, no exemplo a seguir, a toupeira se refere aos átomos de He sem a necessidade de ser especificamente mencionado.
• Portanto, 1 mol de hélio tem uma massa de cerca de 4 ge contém cerca de 6.022e²³ átomos de hélio.

Massa de 1 mol de água

• 1 mol de uma substância contém cerca de 6.022e²³ partículas.
• 1 molécula de água H ₂ O consiste em 1 átomo de oxigênio e 2 átomos de hidrogênio.
• O átomo de oxigênio geralmente tem 16 núcleos (partículas de núcleo, ou seja, nêutrons e prótons), um átomo de hidrogênio geralmente tem 1 partícula de núcleo (um próton).
• Uma molécula de água, portanto, geralmente contém 18 nucleons.
• A massa de uma partícula central é de aproximadamente 1.6605e^-24 g.
• 1 molécula de água, portanto, geralmente tem a massa 18 · 1.6605e^-24 g.
• A massa de 1 mol de água é a 6ª.022e²³ vezes a massa de uma molécula de água.
• A massa de 1 mol de água é, portanto, 6.022e²³  ·18 · 1.6605e^-24 g= 18 g (o valor numérico é igual à massa molecular em u).

Se você pegar as massas atômicas mais precisas em vez do número de núcleons , o resultado é um valor ligeiramente mais alto de 18,015 g.

Produção de hidróxido de lítio a partir de lítio e água

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, Li + 2 \, H_ {2} O \ rightarrow 1 \, H_ {2} +2 \, LiOH}}$

Quando o LiOH é formado, duas moléculas de água são divididas por dois átomos de lítio em uma parte H e uma parte OH. Como há o mesmo número de partículas em cada mol de cada substância, 1 mol de lítio e 1 mol de água são necessários para 1 mol de hidróxido de lítio, convertido em massas: 6,94 g de lítio e 18 g de água reagem para formar 1 g de hidrogênio e 23,94 g de hidróxido de lítio.

literatura

• Beat Jeckelmann: Um marco no desenvolvimento do sistema internacional de unidades . In: METinfo, Vol 25, No2 / 2018.
• Julian Haller, Karlheinz Banholzer, Reinhard Baumfalk: redefinição das unidades quilograma, ampere, kelvin e mol. Como o quilograma entra em meu equilíbrio de laboratório? In: Chemistry in our time , 53, 2019, pp. 84–90, doi: 10.1002 / ciuz.201800878 .
• Karl Rauscher, Reiner Friebe: tabelas químicas e tabelas de cálculo para a prática analítica. 11ª edição. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2004, ISBN 3-8171-1621-7 , p. 31 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google).

Links da web

• O novo sistema de unidades. PTB.de (Physikalisch-Technische Bundesanstalt)
• A revisão do sistema internacional de unidades - Metas.ch (Instituto Federal Suíço de Metrologia)
• Em breve, unidades de medida serão inseridas na natureza . Spektrum.de
• Unidade de base SI (mol). BIPM , acessado em 2 de agosto de 2019 .  Redação da definição de toupeira

Evidência individual

1. ↑ ^{a b} Resolução 1 da 26ª CGPM (2018). In: bipm.org. Bureau International des Poids et Mesures , acessado em 12 de abril de 2021 .  
2. ^ Folheto do SI: O sistema internacional de unidades (SI). (PDF) BIPM , 2019, p. 136 , acessado em 28 de janeiro de 2021 (inglês, 9ª edição - selecione "Texto em inglês" no diálogo).  
3. ^ Anais da 14ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas , 1971, p. 55 (francês)
4. ^ Resolução 3 do 14o CGPM (1971). In: bipm.org. Bureau International des Poids et Mesures , acessado em 12 de abril de 2021 .  
5. ^ Anais da 13ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas , 1967, p. 71 (francês)
6. ↑ até 19 de maio de 2019 exatamente por definição; desde a redefinição da toupeira com um desvio de <10 ⁻⁹