Itt van 3,21 gramm kénpor.
A kérdés: hány kénatom található ebben?
Elsőre nevetségesnek hangzik ez a kérdés.
Úgy értem, nagyon-nagyon sok atomból áll.
Hogy a manóba fogjuk ezt megszámolni?
Ezt tudjuk meg a mostani videóból.
Ehhez bevezetjük a mól fogalmát.
Kezdjük is el!
A mól fogalmának bevezetéséhez
először szükségünk lesz egy új tömegegységre,
amellyel az atomok tömegét leírhatjuk.
Tudjuk, hogy az atomok nagyon aprók.
A tömegük is hihetetlenül kicsi lesz.
A kilogrammot és grammot így
nagyon kényelmetlen volna használni.
Bevezetünk egy új egységet, az atomi tömegegységet,
amit amu-val vagy u-val jelölünk.
Ez nagyon kicsi tömegegység.
Tömegegység ugyanúgy, mint a gramm és a kilogramm.
De természetesen mindig, amikor új egységről hallunk,
fel kell tennünk a kérdést: mekkora ez az egység?
Mi a definíciója ennek az egységnek? Mekkora 1 u?
Íme a definíció:
Veszünk egy szén-12 atomot.
Ennek tömege definíció szerint 12 u.
Ezt nem mértük meg,
hanem így rögzítettük.
Úgy döntöttünk, hogy a szén-12 atom tömege legyen 12 u.
Pontosan. Érthető?
Mi tehát 1 u?
Ha egy szén-12 atom tömege 12 u,
1 u az atom tömegének 1/12 része, igaz?
Tehát az atomi tömegegységet úgy definiáljuk, hogy az 1/12 része
egy szén-12 atom tömegének.
Logikus így?
Biztos vagyok benne,
hogy akadnak most kérdések.
Például: miért választottuk referenciának a szenet,
miért nem valamelyik másik elemet?
Igazából a hidrogénnel kezdtük,
mivel az a legkönnyebb elem.
Ezzel azonban problémák voltak,
váltottunk az oxigénre,
mivel nagyon gyakori,
de ezzel is gondokba ütköztünk.
Végül a szén mellett döntöttek,
amely szintén nagyon gyakori.
Nem megyünk bele a történet részleteibe,
de valamelyik elemet mindenképpen ki kellett választani,
és végül a szén lett a referencia.
Egy másik kérdés, ami felmerülhet:
miért rögzítjük a C-12 egy atomjának
tömegét 12 u értéken?
Miért nem valami más szám? Miért 12?
Ezt itt láthatod:
Hány protonja és neutronja is van a szénatomnak?
Összesen, szóval van 6 protonja és 6 neutronja,
az összesen 12 részecske.
Itt együtt számoljuk a protonokat és a neutronokat,
mert a tömegük nagyjából azonos.
Valójában a neutron kicsit nehezebb,
mint a proton, de ahhoz, hogy
most valami rálátásunk legyen,
ezeket a tömegeket
szinte pontosan egyformának vehetjük.
Összesen tehát 12 részecske.
Ha ennek a 12 részecskének a tömegét 12 u-nak vesszük,
mi is történt?
Tulajdonképpen azt mondjuk, hogy
legyen egy proton vagy neutron tömege
nagyjából 1 u.
Ez volt az egész elgondolás lényege. OK?
1 u tehát egy proton vagy neutron tömegét jelenti,
bár ismétlem, hogy ez nem pontosan igaz,
hiszen a protonok és neutronok tömege nem pontosan azonos.
Tehát egy proton és egy neutron tömege is
nagyon közel van 1 u-hoz, de nem pont annyi.
Ennek ellenére így meg lehet érteni mit jelent az u egység.
A proton, illetve a neutron tömegének felel meg.
Most, hogy ez már világos, itt egy kérdés.
Mennyi lehet az O-16 izotóp
egy atomjának tömege?
Mennyi lesz egy ilyen atom
tömege atomi tömegegységben?
Összesen 16 részecske van,
16 proton, illetve neutron együtt,
és mivel mindegyiknek 1 u a tömege,
és összesen 16-an vannak, az oxigénatom tömege kb. 16 u lesz.
Ismétlem: nem lesz pontosan 16 u,
mert a protonok és neutronok tömege nem pontosan 1 u,
de igen közel van ahhoz.
Hasonlóan ha mondjuk egy klórizotópot veszünk,
egy konkrét izotópot, a klór leggyakoribb izotópját,
amelyben összesen 35 proton és neutron található,
ennek tömege nagyjából 35 u lesz.
Logikus, igaz?
Akkor jöjjön még egy kérdés, amit feltehetünk magunknak.
Térjünk vissza a szénhez!
Minden (12-es) szénatom tömege 12 u, definíció szerint.
Hány ilyen szénatom kell,
hogy az összesített tömegük
12 gramm legyen?
Gondolhatod, hogy igen sok atom lesz, igaz?
Mivel minden atom tömege nagyon kicsi,
és 12 grammot akarunk,
várhatóan milliárdok és milliárdok és milliárdok lesznek.
De a nagy kérdés az, hogy hány atom kell
ahhoz, hogy 12 gramm legyen összesen.
Sikerült erre is rájönni.
Itt sem megyünk bele a részletekbe, jó?
Érdekes történet egyébként,
de nem megyünk végig rajta,
de a lényeg, hogy rájöttünk, és ez az a szám:
6,022, és vannak még további tizedesek is,
szorozva 10 a 23.-onnal,
ami egy óriási szám.
Ha ennyi szénatomot veszünk egyben,
szén-12 atomot, ennek a tömege 12 gramm.
Ezt a számot nevezzük Avogadro-számnak,
Amadeo Avogadro után,
aki sokat dolgozott ezen a koncepción.
Láthatjuk tehát ennek a számnak a jelentőségét.
Most már megszámlálhatjuk a szén atomjait.
Ha adsz nekem 12 gramm szenet,
tudni fogok, hogy ennyi atom van benne.
C-12.
Ennyi C-12 atom.
Ha 24 gramm szenet adsz,
kétszer annyinak kell lennie.
Ha hat grammot, akkor feleannyinak.
Megmondod nekem a C-12 tömegét,
és ennek a számnak a segítségével
megmondom, hány atomból áll.
Csodálatos, nem?
Más szavakkal: ez lesz a váltószám,
amivel erről a pici tömegegységről, az u-ról
áttérhetünk a jól ismert nagy egységre, a grammra.
Ha az u-ban vett értéket megszorozzuk ezzel a számmal,
megkapjuk a tömeget grammban.
És ha valahol valamiből Avogadro-számnyi van, azt hívjuk egy mólnak.
Ugyanúgy, ahogy 12 dolgot egy tucatnak hívunk,
bármi lehet az a 12 dolog.