Mol
El mol (símbol mol) és la unitat de mesura de quantitat de substància (símbol n) del Sistema Internacional d'Unitats, i equival a la quantitat de substància d'un sistema que conté exactament 6,022 140 76 × 1023 entitats elementals.[1]
![]() 1 mol d'aigua són 18 g d'aigua (18 ml) | |
Tipus | unitat bàsica del SI, unit of amount of substance (en) ![]() ![]() |
---|---|
Sistema d'unitats | Sistema Internacional d'Unitats |
Unitat de | Quantitat de substància (àtoms, molècules, ions, electrons, etc.) |
Símbol | mol |
Epònim | molècula ![]() |
1 mol = | 6,022 141 79 × 1023 1/mol |
Conversions d'unitats | |
A unitats del SI | 1 mol ![]() |
Aquest valor, anomenat nombre d'Avogadro, correspon al valor numèric fixat per a la constant d'Avogadro quan s'expressa en mol-1:
HistòriaModifica
El concepte de molModifica
Després del descobriment de les lleis fonamentals de la química a principis del segle xix els químics alemanys utilitzaven per especificar quantitats d'elements o compostos químics unitats com ara "àtom-gram" i "molècula-gram ". Aquestes unitats tenien una connexió directa amb els "pesos atòmics" i "pesos moleculars" que eren el que actualment s'anomenen masses relatives, atòmiques o moleculars. El 1870 el químic alemany Julius Lothar Meyer (1830-1895) publicà un article[3] on representava gràficament el que ell anomenà volum atòmic enfront del pes atòmic la qual cosa li permeté enunciar una llei periòdica. Tanmateix el seu volum atòmic, , era l'actual volum molar, ; és a dir, Meyer emprà sense adonar-se'n el concepte actual de mol, ja que obtenia el seu volum atòmic com la relació entre la massa atòmica de cada element, , i la seva densitat, , relació entre la massa, , i el volum, :[4]
Un dels primers a emprar més conscientment el concepte de mol fou el químic alemany August F. Horstmann (1842-1929) que el 1873, en el seu article Theorie der Dissociation, escriví a la pàg. 198: Sei zu diesem Zweck x die relative menge, in Moleculargewichten ausgedrückt, eines Körpers,...[5][6] (Sigui per aquesta finalitat x la massa relativa, expressada en pes molecular, d'un cos,...). En un article posterior del 1881, recomanà emprar una quantitat de massa d'un gas igual a la massa molecular, amb la qual cosa la constant dels gasos queda independent del tipus de gas.[7][8] El 1883, a l'article «Molecule»[9] de l'Encyclopaedia Britannica, el químic escocès Alexander Crum Brown (1838-1922) indicà que als laboratoris els químics empraven com unitat de mesura la "molècula-gram", això és el pes molecular, o massa molecular, expressat en grams. Així a la pàg. 621 diu: For the sake of precision we sometimes speak of a molecule of water (or other substance) in grammes, or even of a gramme-molecule, a grain-molecule, &c. Thus, in the case just mentioned a gramme-molecule of succinic acid means 118 grammes of succinic acid, &c.[10] (En nom de la precisió de vegades parlem d'una molècula d'aigua (o una altra substància) en grams, o fins i tot d'una molècula-gram, una molècula-gra, etc. Així, en el cas que acabem d'esmentar una molècula-gram d'àcid succínic significa 118 grams d'àcid succínic, etc.). El primer premi Nobel de Química (1901), l'holandès Jacobus van 't Hoff, utilitzà el concepte de mol en el seu article sobre la pressió osmòtica del 1887 quan comparà les dissolucions diluïdes amb els gasos.[11]
Etimologia de "mol"Modifica
El premi Nobel de Química del 1909, Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932), en el seu manual sobre mesures físico-químiques del 1893, definí el mol a la pàg. 119: Nennen wir allgemein das Gewicht in Grammen, welches dem Molekulargewicht eines gegebenen Stoffes numerisch gleich ist, ein Mol,... (Anomenam en general al pes en grams, que és numèricament igual al pes molecular d'una determinada substància, un Mol,...); i a la pàg. 120 diu:...ein Gramm-Molekulargewicht oder ein Mol... (...un pes molecular-gram o un mol...).[12][13] El químic alemany Walther Hermann Nernst (1864-1941), en la traducció de 1895 a l'anglès de l'edició original en alemany del seu llibre de text del 1893, utilitza l'abreviatura g.-mol. de l'alemany Gramm-Molekulargewicht[14][15] i en edicions posteriors empra mol igual que Ostwald.[16]
El mol unitat de quantitat de substànciaModifica
El 1909, Jean Perrin (1870-1942) realitzà mesures del moviment brownià seguint una proposta d'Albert Einstein (1879-1955) del 1905 i mesurà per primer cop el nombre d'Avogadro. En el seu article explicà el concepte de mol: «S'ha fet costum de nomenar com la molècula-gram d'una substància, la massa de la substància que en estat gasós ocupa el mateix volum que 2 grams d'hidrogen mesurats a la mateixa temperatura i pressió. La hipòtesi d'Avogadro és llavors equivalent a la següent: Qualssevol dues molècula-gram contenen el mateix nombre de molècules.»[17][13]
El mol, a principis del segle xx, fou emprat de dues maneres diferents:
1) Com una unitat de massa química mitjançant la relació:
2) Nombre de mols com a relació entre el nombre de partícules d'un sistema i la constant d'Avogadro :
DeterminacióModifica
A partir de la massa d'una substància puraModifica
Per a una mostra pura, la quantitat de material present a la mostra pot ser mesurada mitjançant la determinació de la massa de la mostra dividint per la massa molar, o massa per quantitat de matèria, mitjançant la relació:
A partir d'una llei dels gasosModifica
A pressions iguals a 1 atm o inferiors els gasos compleixen amb molta exactitud la llei dels gasos ideals, que relaciona la pressió, , el volum, , la temperatura, , i la quantitat de substància, :
essent la constant dels gasos, el qual valor és 8,31441 Pa·m³/mol·K. Si hom determina amb suficient precisió les variables pressió, volum i temperatura d'un gas, pot determinar el nombre de mols de dit gas:
A partir de l'electròlisiModifica
En una electròlisi la quantitat de matèria que s'allibera en un elèctrode és proporcional a la càrrega elèctrica que passa a través del sistema i, per tant, al producte de la intensitat de corrent elèctric pel temps transcorregut . La constant de proporcionalitat és la inversa de la càrrega de l'ió alliberat multiplicat per la constant de Faraday, , que val 9,648 533 99 (24) ×104 C/mol :
Vegeu tambéModifica
ReferènciesModifica
- ↑ 1,0 1,1 «BIPM - 26th CGPM (2018)». [Consulta: 18 novembre 2018].
- ↑ 2,0 2,1 «Unités de base» (en francès). Bureau International des Poids et Mesures. [Consulta: 4 febrer 2015].
- ↑ Meyer, J.L «Die Natur der chemischen Elemente als Function ihrer Atomgewichte». Justus Liebigs Annalen der Chemie, 7, 1870, pàg. 354–364.
- ↑ Freund, I. The Study of Chemical Composition. Cambridge University Press, 2014. ISBN 9781107690301.
- ↑ Horstmann, A.F «Theorie der Dissociation». Annalen der Chemie und Pharmacie, 170, 1873, pàg. 192-210.
- ↑ Jensen, W.B «The Theory of Dissociation». Bull. Hist. Chem., 34, 2, 2009, pàg. 76-82.
- ↑ Horstmann, A.F «Ueber die Anwendung des zweiten Hauptsatzes de Wärmetheorie auf chemische Erscheinungen». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 14, 1881, pàg. 1242-1250.
- ↑ Sarikaya, M «A view about the short histories of the mole and Avogadro’s number». Foundations of Chemistry, 15, 1, 2013, pàg. 79-91.
- ↑ Brown, A.C «Molecule». Encyclopaedia Britannica, 1883, pàg. 610-623.
- ↑ Buès, C «La mole: une étude historique vecteur d'une approche pédagogique?». Bulletin de l'Union des Physiciens, 94, 825, 2000, pàg. 1099-1107.
- ↑ Van' t Hoff, J «The Function of Osmotic Pressure in the Analogy between Solutions and Gases.». Zeitschrift fur physikalische Chemie, 1, 1887, pàg. 481-508.
- ↑ Ostwald, W. Hand- und Hilfsbuch zur Ausführung physiko-chemischer Messungen (en alemany). Leipzig: W. Engelmann, 1893.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 Milton, M.J.T «A new definition for the mole based on the Avogadro constant: a journey from physics to chemistry». Phil. Trans. R. Soc. A, 369, 2011, pàg. 3993–4003. DOI: 10.1098/rsta.2011.0176.
- ↑ «Mol». Hmolpedia, Encyclopedia of Human Thermodynamics, Human Chemistry, and Human Physics. [Consulta: 6 febrer 2015].
- ↑ Nernst, W. Theoretical Chemistry from the Standpoint of Avogardro's Rule & Thermodynamics (en anglès). Macmillan and Company, 1895.
- ↑ Nernst, W. Theoretical Chemistry: from the Standpoint of Avogadro’s Rule and Thermodynamics (en anglès). 4a ed.. London: MacMillan and Co., 1904, p. 41.
- ↑ Perrin, J «Mouvement Brownien et réalité moléculaire». Ann. Chim. Phys., 18, 1909, pàg. 5–114..
Enllaços externsModifica
- BIPM. SI base units (anglès)