化學原理啟迪21
1. 因為一個物質樣本通常包含很多很多原子，所以化學界建立一個計算分子數量的單位，稱為莫耳mole。
2. 為了讓計算方便，我們定義「莫耳mole」為：元素，與「12公克純碳的原子數」一樣的數目。
3. 現代科技允許我們精確地計算出「1莫耳純碳的原子數」是6.022137×10 23次方；這個數值就是「亞佛加厥常數 Avogadro’s number」，為了紀念亞佛加厥對科學的貢獻。
4. 亞佛加厥常數：1莫耳的某種物質，由最小單位 6.022×10 23次方 個 所組成的。這個道理就像一打的雞蛋是12個，1莫耳mole的雞蛋是6.022×10 23次方 個 小單位。
5. 6.022×10 23次方 個，到底有多大？這是很難想像的。為了讓人有點概念，我們舉幾個例子來說，1莫耳大理石，可以覆蓋整個地球達50英哩深（約80公里）。
6. 這樣說來，用1莫耳的數量來做實驗，不是太多了嗎？不會，因為原子非常非常地小，1莫耳大小的物質，只有一點點，大約就是一個小碟子那麼多，用來做化學反應剛剛好。
7. 我們怎麼在化學計算上使用莫耳呢？還記得，亞佛加厥常數的定義是「12公克(g)的碳12C的原子數」。也就是說，12公克(g)的純碳12C，包含6.022×10 23次方 個碳原子。
8. 同樣地，從自然界的碳12.01克(g)，裡面就包含6.022×10 23次方 個碳原子（其中混合了12C、13C、14C，所以平均原子量是12.01）。
9. 這二種碳：定義的純碳（12C），和自然界的碳（12C、13C、14C混合物），各取1莫耳樣品的質量互相比較的結果＝各1個原子的質量互相比較的結果（注），二者比較值相等，顯示這二種樣本擁有一樣數量的組成原子。它們都擁有6.022×10 23次方 個碳原子。
注：1莫耳樣品質量的比值（12g/12.01g）=1個原子量的比值（12amu/12.01amu），。
10. 同樣的道理，「鋁」1莫耳的質量26.98g，「金」1莫耳重量是196.97g，要推測它們的原子數就是加以比較，它們1莫耳的質量互相比較的結果，跟它們各1個原子量互相比較的結果一樣，所以，26.98g的「鋁」跟196.97g的「金」，原子數量都是6.022×10 23次方 個。
11. 因此，莫耳的定義就是：某種元素樣本的質量，若是等於「＝」，元素的原子量，加上公克單位，那麼，這個元素樣本就內含1莫耳的原子。這個定義也原子量跟公克g的關係設定住了。
12. 因為，6.022×10 23次方 個碳原子，質量是12公克g，所以：
（6.022×10 23次方 個原子）（12amu原子量 /每個原子）= 12公克g
6.022 × 10 23次方 amu(1單位原子量) ＝ 1公克g
以上公式可用來轉換原子量和公克。
13. 要做化學計算，必須了解莫耳的意義，並且要能夠判斷某種重量的物質，它的莫耳數。(摘錄Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)
徐弘毅：
1. 為什麼要先用「碳C12」來跟其他種類元素比較，用這個方法來求取它們的數量？為什麼要用比較不同元素「1莫耳」時候的質量，來求取他們的數量？
2. 這是因為週期表上所有的化學元素，都是以「碳」為標準比較出來的。
3. 每種元素一顆原子的質量：「原子量」，也是以「碳」為標準，比較出來的。
4. 物質所含的原子數量，也是以「碳」為標準，比較出來的。
5. 「12公克純碳的原子數」，就是1莫耳的標準。
6. 1莫耳的純碳，有6.022137×10 23次方個原子，這個標準個數稱為「亞佛加厥常數」。
7. 其他元素的原子數目，要透過與1莫耳「碳」比較，才能獲得。所以，教科書先拿純粹的「碳12」（12C），和含各種同位素的自然「碳」（12C、13C、14C）加以比較。
8. 1莫耳「碳12」質量12g，和1莫耳自然「碳」12.01g，比較結果是12：12.01；一個碳12原子量12amu，和1莫耳自然「碳」平均原子量12.01amu，比較結果是12：12.01。
9. 這二種「碳」，1莫耳和1顆原子的質量比值一樣，代表什麼意思？
10. 1莫耳「碳12」的數量，就等於是1莫耳「自然碳」的數量。
11. 1莫耳「碳12」的數量是6.022137×10 23次方個原子，那麼，1莫耳「自然碳」也是6.022137×10 23次方個原子。
12. 同樣地方法，類推下去，互相比較，就可以知道，雖然每種元素1莫耳的時候，質量不一樣，但是，數量都是6.022137×10 23次方個原子。
沒有留言:
張貼留言