Számítások az Avogadro-számmal (1. rész) | Atomok, vegyületek, ionok | Kémia | Khan Academy

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.