في الكيمياء عدد المولات (mole) وتهجئته مول (mol) وهي عبارة عن وحدة علمية قياسية، يتم استخدامها من أجل قياس كميات كبيرة من كميات صغيرة جدًا مثل الذرات أو الجزيئات أو الجسيمات المحددة الأخرى، وهو يعد عبارة عن وحدة SI من أجل قياس كمية أي مادة.
مقدمة في عدد المولات
- يحدد المول عددًا كبيرًا للغاية من الوحدات، وهو العدد 6.02214076 × 10^23 من الجزيئات أو الذرات، ولقد حدد المؤتمر العام للأوزان والمقاييس المول على أنه هذا الرقم للنظام الدولي للوحدات (SI) اعتبارًا من 20 مايو 2019 ميلادي، وقد تم تعريف المول سابقًا على أنه تم تحديد عدد الذرات تجريبياً في 12 جرامًا من نظير الكربون 12.
- يحمل عدد الوحدات في المول أيضًا اسم رقم أفوغادرو أو ثابت أفوغادرو وذلك تكريماً للفيزيائي الإيطالي Amedeo Avogadro في (1776–1856) ميلادي.
- اقترح الفيزيائي أفوجادرو أن أحجامًا متساوية من الغازات عند نفس الظروف تحتوي على نفس العدد تماما من الجزيئات، وهذه الفرضية تم أثبات فائدتها في تحديد الأوزان الذرية والجزيئية والتي أدت إلى مفهوم المول.
- يعني أن عدد الذرات أو الجسيمات الأخرى الموجودة في المول الواحد هي نفسها لجميع المواد، كما ويرتبط عدد المولات أيضا بكتلة العنصر بالطريقة التالية: يحتوي مول واحد من ذرات الكربون 12 على مقدار 6.02214076 × 10^23 ذرة وكتلة 12 جرامًا.
- بالمقارنة يتكون مول واحد من الأكسجين بحكم التعريف السابق من نفس عدد ذرات الكربون 12، ولكن كتلته تبلغ 15.999 جرامًا، لذلك فإن عنصر الأكسجين له كتلة أكبر من عنصر الكربون، ومن الممكن تطبيق هذا المنطق أيضًا على الأوزان الجزيئية أو الصيغة.
- في الواقع يساعد مفهوم المول في وضع المعلومات الكمية حول ما يحدث في معادلة كيميائية على المستوى العياني، وعلى سبيل المثال في التفاعل الكيميائي التالي وهو تفاعل تفكك الماء 2H2O → O2 + 2H2، يتم تفكك 2 مول من الماء إلى 2 مول من الهيدروجين الجزيئي ومول واحد فقط من الأكسجين الجزيئي.
- ومن الممكن أن يتم استخدام المول من أجل تحديد أبسط صيغة للمركب، وأيضا من أجل حساب الكميات المتضمنة في التفاعلات الكيميائية عند التعامل مع ردود الفعل التي تحدث في المحلول، كما ويكون مفهوم المولارية ذي الصلة مفيدًا جدا، حيث تُعرَّف المولارية (M) على أنها عدد مولات المذاب في لتر من المحلول وسيتم تناول هذا الموضوع لاحقا.
- المول هو عبارة عن مجرد وحدة قياس، وفي الواقع إنه أيضا واحدة من الوحدات الأساسية السبعة والمعروفة في النظام الدولي للوحدات (SI)، وفي الحقيقة فإنه يتم اختراع الوحدات عندما تكون الوحدات المتوافرة ليست كافية، كما وتحدث جميع التفاعلات الكيميائية في الغالب عند كميات لا يكون فيها استخدام وحدة الغرام منطقيًا، وحتى استخدام الأعداد المطلقة سواء كالذرات أو كالجزيئات أو كالأيونات سيكون ليس مريحا أيضًا، ومن أجل ذلك لقد اخترع العلماء المول لسد الفجوة بين الأعداد الصغيرة جدًا والكبيرة جدًا.
- يبلغ حجم المول الواحد 6.02214076 × 10^23 جسيمًا بالضبط، ومن الممكن أن تكون “الجسيمات” شيئًا صغيرًا مثل الإلكترونات أو الذرات أو شيئًا كبيرًا مثل الفيلة أو النجوم.
لماذا نستخدم المولات
- لماذا لا نلتزم ببساطة بوحدات مثل الغرام والنانوغرام والكيلوغرام وغيره، والإجابة هي أنه في الحقيقة عدد المولات يعطينا طريقة ثابتة من أجل عملية التحويل بين الذرات أو الجزيئات والغرامات، كما إنها بسهولة تعد وحدة مناسبة من أجل الاستخدام عند القيام بالعمليات الحسابية، وربما قد لا تجده ملائما جدًا عندما تتعلم كيفية استعماله لأول مرة ولكن بمجرد أن تتعرف عليه حقا سيكون المول وحدة عادية مثل دزينة أو بايت على سبيل المثال.
- تحويل عدد مولات مادة ما إلى كتلة بوحدة الغرام تعد من أكثر العمليات الحسابية الكيميائية انتشارا، عندما يتم تحويل عدد مولات مادة ما إلى غرامات هذه المادة يجب أن يتم موازنة المعادلات في البداية، سيتم استخدام النسبة المولية بين المواد المتفاعلة والكواشف، ومن أجل القيام بهذا التحويل كل ما تحتاجه هو الجدول الدوري أو قائمة أخرى من الكتل الذرية.
كم غرام من ثاني أكسيد الكربون يساوي 0.2 مول من ثاني أكسيد الكربون؟
أولا: يجب علينا القيام بعملية بحث عن الكتل الذرية لكلا من عنصري الكربون والأكسجين، إذ يمكننا الاستعانة بالجدول الدوري، وهذا هو عدد الجرامات لكل مول واحد من الذرات: يحتوي عنصر الكربون (C) على مقدار 12.01 جرامًا لكل مول، بينما يحتوي عنصر الأكسجين (O) على مقدار 16.00 جرام لكل مول.
ثانيا: يحتوي كل جزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون على ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين ولذلك:
عدد الغرامات لكل مول من CO2 يساوي (12.01 + [ 2×16.00]) جرام / مول
عدد الغرامات لكل مول CO2 يساوي (12.01 + 32.00) جرام / مول
عدد الغرامات لكل مول CO2 يساوي (44.01) جرام / مول
ثالثا: ببساطة اضرب هذا العدد من الغرامات لكل مول في عدد المولات لتحصل على الإجابة النهائية:
عدد الغرامات في 0.2 مول من ثاني أكسيد الكربون = 0.2 مول × 44.01 جرام / مول
عدد الغرامات في 0.2 مول من ثاني أكسيد الكربون = 8.80 جرام
رابعا: من الممارسات الجيدة إلغاء بعض الوحدات من أجل الحصول على الوحدة التي تحتاجها، وفي هذه الحالة تُلغى وحدة المول، مما يترك وحدة الغرام وهي الوحدة المطلوبة في هذه الحالة، كما أنه من الممكن أيضًا أن يتم تحويل الغرامات إلى مولات وذلك عن طريق أن عدد المولات يساوي الكتلة مقسوما على الكتلة المولية أي أن الكتلة المولية هي الكتلة بالغرام من 1 مول من المادة.
- في الواقع يتم تعريف هوية المادة ليس فقط عن طريق أنواع الذرات أو الأيونات التي تحتوي عليها، ولكن عن طريق كمية كل نوع من الذرات أو الأيونات، وعلى سبيل المثال الماء H2O وبيروكسيد الهيدروجين H2O2 متشابهان في أن جزيئات كل منهما تتكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين، ومع ذلك نظرًا لأن جزيء بيروكسيد الهيدروجين يحتوي على ذرتين من الأكسجين على عكس جزيء الماء الذي يحتوي على واحدة فقط فإن المادتين تظهران خصائص مختلفة تمامًا.
- اليوم لدينا أدوات متطورة تسمح لنا بعمليات القياس المباشر لهذه السمات المجهرية المحددة، ومع ذلك لقد تم اشتقاق نفس السمات في الأصل من قياس الخصائص العيانية (كتل وأحجام كميات كبيرة من المادة) باستخدام أدوات بسيطة نسبيًا مثل الموازين والأواني الزجاجية الحجمية، ولقد تطلب هذا النهج التجريبي إدخال وحدة جديدة لكمية المواد وهي المول والتي هي وحدة للآن لا غنى عنها في العلوم الكيميائية الحديثة.
- يمكننا أن نقوم بتطبيق العلاقات بين الكتلة والمول ورقم أفوغادرو من أجل حساب الكميات المختلفة، والتي تقوم بوصف تكوين المواد والمركبات، وعلى سبيل المثال إذا عرفنا الكتلة لمركب ما وعرفنا التركيب الكيميائي للمادة فإنه يمكننا تحديد عدد المولات وحساب عدد الذرات أو الجزيئات في العينة، وبنفس الطريقة إذا عرفنا عدد مولات مادة ما فيمكننا اشتقاق عدد الذرات أو الجزيئات وحساب كتلة المادة.
