6.1. Aine hulk, mool

Oma igapäevaelus oled ilmselt harjunud mõõtma asju grammides ja kilogrammides või mõõtma pikkust meetrites ja kilomeetrites. Keemias räägitakse aga ainete osakeste arvust ehk ainehulgast, mida väljendavad ka keemilise reaktsiooni võrrandid. Ainehulk väljendab seal sisalduvate aineosakeste arvu. Mis on mool ning kuidas teha arvutusi ainehulga ja Avogadro arvuga, saad vaadata järgmisest videost.

Mis on ainehulk?

Ainehulk on aine kogus moolides.
     $n=\frac{N}{N_{A}}$
     n - ainehulk (ühik mol)
     N - aineosakeste arv (ühik aineosake)
     NA - Avogadro arv
     (6,02 × 1023 aineosakest/mol)

Vaatame ühte keemilist reaktsiooni, kus hapniku ja vesiniku ühinemisel tekib vesi. Saame kirja panna järgneva reaktsioonivõrrandi:

2H2 + O2 → 2H2O

Sellest reaktsioonivõrrandist järeldub, et kahe vesiniku molekuli ja ühe hapniku molekuli omavahelisel reageerimisel tekib kaks molekuli vett. Tegelikus elus on aga aineosakesi, mis omavahel reageerivad, väga palju rohkem ning seetõttu kasutatakse aine hulga ühikuna mooli. Ainehulk on aine kogus moolides, tähis n. Ühes moolis on 6,02 ×1023 osakest. Osake võib olla nii molekul, aatom kui ka ioon.

Jäta meelde, et
    1 mol = 1000 mmol
    1 kmol = 1000 mol

Ainehulk on avaldatav osakeste arvu ja Avogadro arvu kaudu: $n=\frac{N}{N_{A}}$, kus n tähistab ainehulka (ühik mool, lühend mol), N aineosakeste arvu (ühik aineosake) ning NA on Avogadro arv, mille väärtus on 6,02 $\times $ 1023 aineosakest/mol.

Analoogiliselt meetri, kilomeetri ja millimeetri teisendustega on võimalik ka mooli teisendada kilomooliks ja millimooliks.

Ülesanne 1

Teisenda ühikud.

Kuidas loendada aatomeid?

Kui võtame näiteks taaskord vee molekuli H2O, siis ühes moolis vees on 2 vesiniku aatomit ja 1 hapniku aatom. Kuna mool on hulga loendamise ühik, siis ühes moolis vees on 2 mooli vesiniku aatomeid ja 1 mool hapniku aatomeid. Võttes aga 2 mooli vett, kahekordistub ka aatomite arv. Seega kahes moolis vees on 4 mooli vesiniku aatomeid ja 2 mooli hapniku aatomeid. Kümnes moolis vees oleks 20 mooli vesiniku aatomeid ja 10 mooli hapniku aatomeid.

Arvutusülesannete lihtsamaks lahendamiseks võid eeskujuks võtta järgnevad sammud:

  1. Loe ülesande tekst mõttega läbi.
  2. Jooni tekstis alla kõik arvud.
  3. Omista arvule kindel füüsikaline suurus. Seda on lihtne teha näiteks ühiku alusel.
  4. Kirjuta välja andmed ning otsitav suurus.
  5. Kirjuta välja valemid ning kui vaja, avalda valemist otsitav suurus.
  6. Asenda valemitesse arvud ning teosta arvutused.

Ole valmis, et mõnikord tuleb ühikuid teisendada.

Teeme koos läbi kaks näidisülesannet.

Näidisülesanne 1. Aine hulga leidmine

1. Loe ülesande tekst mõttega läbi. Mitu mooli on 2$\times $1023 süsiniku aatomit?
2. Jooni alla kõik arvud, mis on tekstis. Mitu mooli on 2$\times $1023 süsiniku aatomit?
3. Omista arvule kindel füüsikaline suurus. 2$\times $1023 süsiniku aatomit näitab osakeste arvu.
4. Kirjuta välja andmed. Samuti on alati teada Avogadro arv. Otsitav suurus on hetkel moolide arv, järelikult n = ?

N = 2$\times $1023 aatomit

NA= 6,02$\times $1023 aatomit/mol

5. Kirjuta välja valemid. Kuna antud juhul on vajalik ainehulk, siis valemist mõnda muud suurust avaldama ei pea. $n=\frac{N}{N_{A}}$
6. Asenda arvud ja teosta arvutused.  

$n=\frac{N}{N_{A}}=\frac{2\times10^{23}\,aatomit}{6,02\times10^{23}\,aatomit/mol}\approx 0,3322\, mol=0,33\,mol$

Ülesanne 3

Leia ainehulk.

Näidisülesanne 2. Osakeste arvu leidmine

1. Loe ülesande tekst mõttega läbi. Mitu aatomit on 6 moolis naatriumis?
2. Jooni alla kõik arvud, mis on tekstis. Mitu aatomit on 6 moolis naatriumis?
3. Omista arvule kindel füüsikaline suurus. 6 mol näitab ainehulka.
4. Kirjuta välja andmed. Samuti on alati teada Avogadro arv. Otsitav suurus on hetkel aatomite arv, järelikult N = ?

n = 6 mol

NA = 6,02$\times $1023 aatomit/mol

5. Kirjuta välja valemid.

Kuna antud juhul on vajalik aatomite ehk osakeste arv, siis tuleb valemist avaldada N:

N = n $\times $ NA

6. Asenda arvud ja teosta arvutused. N = n $\times $ NA = 6 mol $\times $ 6,02$\times $1023 aatomit/mol = 3,612$\times $1024 aatomit

Ülesanne 4

Leia osakeste arv.