Mole är en SI-enhet som används för att räkna stora antal elementära enheter, vanligtvis atomer eller molekyler. En mol av något innehåller exakt 6,02214076×1023 av dessa enheter — detta tal kallas Avogadros tal. Till exempel innehåller en mol druvor exakt 6,02214076×1023 druvor.

Avogadros tal och SI-omdefinitionen 2019

Fram till 2019 var sambandet mellan mol och massan förankrat i karbon-12-provets massa. Vid SI-omdefinitionen 20 maj 2019 fick Avogadros konstant en fixerad, exakt numerisk värde: 6,02214076×1023 mol−1. Efter omdefinitionen definieras en mol som mängden substans som innehåller exakt detta antal specificerade elementära enheter.

Varför talet används

Talets storlek gör det möjligt att koppla mikroskopiska partiklar (atomer, molekyler, joner osv.) till mängder vi kan väga och mäta i laboratoriet. Historiskt valdes talet så att en mol kol-12 motsvarade ungefär 12 gram före omdefinitionen; idag är relationen uttryckt genom den fixerade Avogadrokonstanten.

Massa, amu och molmassa

Olika atomer och molekyler har olika massa, så en mol av en substans väger inte likadant som en mol av en annan. Atom- och molekylmassor anges ofta i enheten amu (även kallad dalton, symbol u), som är definierad som 1/12 av massan hos en kol-12-atom. Numeriskt motsvarar 1 u molar till 1 g·mol−1. Det betyder att om en atom har massan 1 u så väger en mol av den atomen 1 gram. Motsvarande fungerar för molekyler: t.ex. har vattenmolekylen (H2O) en relativ formelmassa ≈ 18,015 u, vilket motsvarar en molmassa ≈ 18,015 g·mol−1.

Exempel och snabba beräkningar

  • Antal partiklar i 2,5 mol av en substans: 2,5 × 6,02214076×1023 ≈ 1,5055×1024 partiklar.
  • Massan av 1 mol vatten: ≈ 18,015 g. Alltså väger 0,50 mol vatten ≈ 9,0075 g.
  • Volymen av 1 mol ideal gas vid 0 °C och 1 atm är ungefär 22,414 L (vid STP). Vid 25 °C (298,15 K) och 1 atm är volymen ≈ 24,47 L.
  • En överblick av storleksordningen: Avogadros tal är svårt att föreställa sig i ord. Det motsvarar ungefär 602 214 076 000 000 000 000 000 objekt (ungefär 6,02×1023).
  • Praktiskt exempel med frukt: en genomsnittlig grapefrukt kan väga ~0,5 kg och ha volym ~5,2×10−4 m3. En mol sådana grapefrukter skulle därför ha en totalmassa ≈ 3,0×1023 kg (ungefär 0,05 jordmassor) och en totalvolym ≈ 3,2×1020 m3 (ungefär 0,3 av jordens volym). Det visar hur snabbt storlekarna växer vid molära kvantiteter.

Användningsområden

Mole används i kemi, fysik och materialvetenskap för stökiometri (beräkna mängder i kemiska reaktioner), bestämning av molar koncentration (mol·L−1), gaskonstanter i termodynamik och vid framställning av material med exakt sammansättning. Symbolen för enheten är mol.

Sammanfattning

En mol är en grundläggande SI-enhet som länkar mikrovärlden till makrovärlden genom den fixerade Avogadrokonstanten 6,02214076×1023 mol−1. Molar massa (g·mol−1) ger ett praktiskt sätt att omvandla mellan antal partiklar och uppmätta massor i laboratoriet.