De mol en het getal van Avogadro

Een introductie tot de mol als een chemische hoeveelheid (vs. het dier)

Laten we het hebben over een concept dat waarschijnlijk

aan de ene kant het meest verwarrend zal zijn voor scheikundestudenten,

maar aan de andere kant ook één van de simpelste concepten is.

En dat is het idee van de 'mol',

wat in scheikunde wat anders is dan

het dier dat je achtertuin omploegt

of de moedervlek (=mole) die je van je linker oog wil laten verwijderen.

De mol is in scheikunde gewoon een getal.

Gewoon een getal,

en dat getal is 6.02 maal 10 tot de 23ste.

Dus het is een enorm getal.

En dit getal wordt ook wel het getal van Avogadro genoemd.

Misschien maak ik nog een video over Avogadro.

Het getal van Avogadro

Maar dat is alles wat je hoeft te weten.

De mol is gewoon een getal.

Er zijn meer Byzantijnse definities van de mol.

Dit is eigenlijk niet...

-- eigenlijk, ik kopieer het even van Wikipedia.

Dit is de definitie van de mol, van Wikipedia.

En aan het einde van deze video, hoop ik dat

je kunt zien dat ze hetzelfde zijn.

Maar als je pas net kennismaakt met het concept,

dit is voor mij, nou ja, het is geen eenvoudig concept.

Eigenlijk, "de mol is gedefinieerd als de hoeveelheid van de substantie

van een systeem, dat uit evenveel elementele eenheden bestaat

als de atomen in 12 gram van C-12 (koolstof-12)

Goed, ik heb net verteld dat de mol 6.02 maal 10 tot de 23ste is.

Dus, als je alleen het laatste gedeelte,

'atomen in 12 gram koolstof-12'.

Dus dat betekent dat er 1 mol van koolstof-12 is

-- ik schrijf het even zo -- koolstof-12

Er is 1 mol koolstof-12 in 12 gram koolstof.

En dat is waarom de mol handig is.

Dus ik had in plaats van 1 mol te schrijven,

ook kunnen schrijven: er is 6.02 maal 10 tot de 23ste

koolstof-12 atomen in 12 gram koolstof.

Maar hoe vind je dat uit?

Of eigenlijk, wat betekent dit voor ons?

Want, we hebben net koolstof genomen,

en we beweren dat het de hoeveelheid stof is van ieder molecuul

als je omrekent tussen amu's (atomic mass units) en gram.

Dit vind ik zelf erg verwarrend.

Hoe kunnen we dit in andere gevallen gebruiken?

Het eerste wat je je moet realiseren, is dat de mol alleen een manier is om

gram en amu naar elkaar te vertalen.

Eén koolstof-12 atoom is... wat?

Wat is het massagetal?

Dat is 12.

Daarom heet het koolstof-12 in plaats van koolstof-14.

Dus de massa is 12 amu.

Dus, als we iets hebben met een massa van 12 amu

en je hebt een mol daarvan,

of je hebt 6.02 maal 10 tot de 23ste ervan,

dan zullen al deze atomen bij elkaar een massa hebben van 12 gram.

Een andere manier om het te snappen is dat

1 gram gelijk is aan 1 mol in amu´s. (1 mol = de massa in amu uitgedrukt in gram.)

Ik schrijf amu's zo.

Of je kunt schrijven dat 1 gram gelijk is aan 6.02

maal 10 tot de 23ste amu.

En dit is nuttig

-- en het is ongeveer wat er gezegd wordt in de definitie van Wikipedia --

is dat het ons helpt om te vertalen van de atoomwereld

-- waar we te maken hebben met atoommassagetallen,

oh, we hebben ineens een extra neutron,

laten we er een toevoegen aan ons atoomnummer,

-- en vertalen tussen die atoomwereld,

en ons dagelijks leven waarin we met grammen te maken hebben.

En alleen zodat je het weet, een gram is nog steeds

een heel klein beetje massa.

Het is maar een duizendste van een kilogram.

Een kilogram is ongeveer 2 pond.

Dus, dit is ongeveer een vijfhonderdste van een pond.

Dus, dat is niet veel.

Dus, er zijn een heel atomen in een heel klein beetje

-- in 1 gram koolstof, of in ieder geval in 12 gram koolstof,

heb je enorm veel atomen. Je hebt 6.02 maal 10 tot de 23ste atomen.

En om een stukje zelfkritiek te hebben,

ik had het hier waarschijnlijk al over moeten hebben bij het atoom zelf.

Het is een enorm getal.

Om het misschien te kunnen visualiseren... mij is verteld

dat in de diameter van een haar.. als dit een haar is

en dit is de diameter van de haar,

als je zo kijkt, zitten er 1 miljoen koolstofatomen.

1 moljoen koolstofatomen die richting op.

Of als je een appel neemt

en je wil uitzoeken,

als je één van de atomen van een appel

-- en natuurlijk,

een appel heeft een hele hoop verschillende atomen in zich,

-- maar als je één van de atomen neemt

en je maakt het zo groot als een appel,

dan zou de appel zo groot worden als de aarde.

Dus, een atoom in een appel is vergelijkbaar met

een appel ten opzichte van de aarde.

Dus, logischerwijs is het lastig voor ons

om ons dingen van die grootte voor te stellen.

Wanner je slechts één gram

-- nouja, laten we zeggen, 1 gram waterstof.

1 gram waterstof. 1 gram waterstof...

Als je 1 gram waterstof hebt,

dat betekent dat je 1 mol waterstof hebt.

Hoe weet ik dat?

Want waterstof heeft atoommassa 1.

Dus, over het algemeen genomen, als je ieder willekeurig element neemt

-- dus, wat is de massa van,

bijvoorbeeld, 1 mol aluminium?

Dus als ik 6.02 maal 10 tot de 23ste aluminiumatomen neem,

wat is dan de massa van dat totaal?

Nou, ze hebben allemaal een atoommassa van 13.

Dus dat is 13 amu -- ik hoef daar geen s neer te zetten

-- maal 6.02 tot de...

-- nouja, ik schrijf het eigenlijk maar niet zo.

Dat zal je waarschijnlijk alleen maar verwarren.

De makkelijke manier om het te snappen, is dat als je een mol van een atoom hebt,

en je neemt de massa -- ik nam het atoomnummer,

dat klopt niet -- je neemt het massagetal.

In dit geval, laten we zeggen dat het 27 is.

Dus we hebben te maken met Aluminium-27.

Je hebt het massagetal, en je hebt er 1 mol van,

dan is de massa daarvan 27 gram.

Dus, letterlijk, wanneer je 1 mol van een atoom hebt,

is dat een directe vertaling van het massagetal en gram.

1 mol ijzer (Fe), laten we Fe-56 nemen,

er zijn ongetwijfeld heel veel isotopen van ijzer,

-- laten we ijzer-56 nemen.

Normaal kom je het niet zo tegen,

maar latenw e zeggen dat we te maken hebben met de isotoop van ijzer

die een massagetal heeft van precies 56.

Als je hier dus 1 mol van hebt, 1 mol van dit atoom hier,

dan zal dat een massa hebben van

-- het wiskundige gedeelte is vrij makkelijk hier

-- 56 gram. Oké? En als je erover nadenkt,

hoeveel amu is dit?

Dit is 56 amu per atoom.

Dan heb je daar een mol van, dus heb je

6.02 maal 10 tot de 23ste keer 56 amu.

En dan deel je dat

door het aantal amu per gram.

En dan krijg je 56 gram.

Maar de makkelijke manier om het te zien,

is als je gewoon het massagetal neemt.

Als je silicum neemt, als je een mol silicum neemt,

een mol silicum zal een massa hebben

-- ik wil geen gewicht zeggen,

want dit moet ook geldig zijn op andere planeten

-- van 28 gram.

En hoeveel is dan 2 mol silicum? 2 mol silicum..

En ik schrijf het massagetal.

Laten we zeggen dat silicum een massagetal heeft van 28.

Twee mol silicum.

Nouja, 1 extra zou een massa hebben van 28 gram,

dus twee mol is 56 gram.

Anders gezegd, als ik 4 mol zuurstof zou hebben,

wat een massagetal heeft van 16.

Wat is dan de massa daarvan?

Het is een enorm aantal zuurstofatomen

-- wat zou daarvan de massa zijn?

Nou, het zou 4 keer -- 1 mol zuurstof

zou een massa hebben van 16 gram,

dus 4 mol heeft een massa van 4 x 16 = 64 gram.

Het is verwarrend, omdat we niet gewend zijn om een woord

als mol te gebruiken voor een getal, maar alles wat het is, is een getal.

En de makkelijkste manier om het te zien, is dat het

ons in staat maakt om getallen in amu om te rekenen in gram.

En je denkt: hoe krijg ik zoveel gram?

Nou, ik heb 6.02 maal 10 tot de 23ste koolstofatomen

voor dat hoopje koolstof, om 12 gram massa te krijgen.

Dat is alles wat de mol is.

Het is gewoon een getal.

En ik raad je aan om spelenderwijs te oefenen

met de dingen waar we het over gehad hebben.

Want het is enorm belangrijk

dat je de achterliggende gedachte van de mol begrijpt,

anders zal het later echt verwarrend worden

wanneer we gaan praten over energie,

als in: 'het vereist x kilojoules per mol',

en 'wat is de energie van deze reactie'

en meer van dat soort dingen.

Dus om echt zeker te weten

dat je dit zo goed mogelijk verwerkt.

En laat het me weten als je het niet snapt,

dan maak ik misschien nog een andere video over dit onderwerp.

Want het is enorm belangrijk.