La mole (mol)
Cos'è la mole
La mole è la quantità di una sostanza che contiene 6,022·1023 (numero di Avogadro) unità elementari al suo interno (atomi, molecole o ioni). Si indica con il simbolo mol.
E' una grandezza usata in chimica.
Può essere usata sia sugli elementi che sulle molecole.
Cos'è il numero di Avogadro. Il numero 6,022·1023 è spesso indicato con N. Si tratta del numero di Avogadro. A volte è abbreviato in N=6,02. Secondo la legge di Avogadro, in una quantità di grammi pari alla massa atomica relativa di un elemento chimico si trovano 6,022·1023 atomo. In una quantità di grammi pari alla massa molecolare relativa di un composto si trovano 6,022·1023 molecole. E' anche detta costante di Avogadro.
Poiché la mole può essere calcolata su atomi e molecole, è sempre meglio specificare la natura della sostanza.
Esempio. Una mole di ossigeno è una dizione poco chiara. Ci si riferisce agli atomi di ossigeno (O) o alle molecole di ossigeno (O2)? Una mole di atomi di ossigeno è 16 g mentre una mole di molecole di ossigeno è 32 g.
La mole di un atomo
La mole ( mol ) di un elemento chimico è la quantità dell'elemento che contiene 6,022·1023 atomi.
La massa della mole ( massa molare ) si misura nei grammi corrispondenti alla massa atomica.
Esempio
Un atomo di ossigeno ha una massa atomica pari a 16 u
$$ M_O = 16 $$
Secondo Avogadro, in 16 grammi di ossigeno sono presenti 6,022·1023 atomi.
Pertanto, la massa di una mole di ossigeno è pari a 16 grammi.
$$ 1 \: mol \: di \: O \: = 16 \: g $$
Nota. La massa atomica (M) si misura in unità di massa atomica (u) mentre la massa di una mole (mol) dell'atomo si misura in grammi (g) / mol..
La mole di una molecola
La mole ( mol )di una molecola è la quantità del composto che contiene 6,022·1023 molecole.
La massa della mole ( massa molare ) si misura nei grammi corrispondenti alla massa molecolare.
Esempio
Una molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno.
$$ H_2O $$
Sapendo che l'idrogeno ha massa atomica MH=1 e l'ossigeno MO=16, la massa molecolare dell'acqua è 18.
$$ M_{H_2O} = 2 \cdot M_H + 1 \cdot M_O = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \: u$$
Pertanto, la massa di una mole d'acqua è pari a 18 grammi.
$$ 1 \: mol \: di \: H_2O \: = 18 \: g $$
Nota. La massa molecolare si misura in unità di massa atomica (u) mentre la massa di una mole della molecola si misura in grammi / mol (g/mol).
Esempio 2
Una molecola di ossigeno è composta da due atomi di ossigeno.
$$ O_2 $$
Sapendo che l'ossigeno MO=16, la massa molecolare dell'ossigeno è 32.
$$ M_{O_2} = 2 \cdot M_{O} = 2 \cdot 16 = 32 \: u$$
Pertanto, la massa di una mole di molecole di ossigeno è pari a 32 grammi.
$$ 1 \: mol \: di \: O_2 \: = 32 \: g $$
Nota. In questo caso è importante specificare la natura della sostanza poiché la mole di ossigeno (1 mol) può essere misurata sia riferendosi agli atomi di ossigeno (O) che alle molecole di ossigeno (O2). Il risultato è diverso.
La mole di elettroni
Una mole di elettroni è una quantità in grammi che contiene 6,022·1023 elettroni.
Sapendo che un elettrone pesa 9,1·10-28 g, per calcolare la mole di elettroni basta moltiplicare il peso di un elettrone per il numero di Avogadro (N)
$$ 9,1 \cdot 10^{-28} g \cdot N $$
$$ 9,1 \cdot 10^{-28} g \cdot (6,022\cdot10^{23}) = 5,48 \cdot 10^{-4} g $$
Pertanto, una mole di elettroni pesa 5,48·10-4 grammi
La massa molare
La massa della mole è anche detta massa molare (mM). Si misura in g/mol o, in modo equivalente, g·mol-1.
Esempio
Un atomo di sodio ha una massa atomica relativa pari a 23 uma (unità di masse atomiche).
Moltiplicando la massa atomica relativa (23 uma) per il numero di Avogadro (N=6,022·1023) ottengo la massa molare del sodio.
$$ 23 \: uma \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \: atomi/mol $$
Sapendo che un'unità di massa atomica (uma) è pari a 1,66·10-24 grammi
$$ 23 \cdot (1,66 \cdot 10^{-24} \:g ) \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \: atomi/mol \: = 23 \: g/mol $$
Pertanto, la massa molare del sodio è 23 g/mol.
Nota. E' un modo alternativo e più sintetico di scrivere 1 mol di sodio = 23 grammi.
E così via.
