Köstebek (birim)

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Navigasyona atla Aramaya atla
köstebek
Ölçü sistemiSI temel birimi
BirimiMadde miktarı
Sembolmol
Dönüşümler
1 mol içinde ...... eşittir ...
   SI temel birimleri   1000 mmol

Mol (sembol: mol ) 'dir ölçü birimi için maddenin miktarı içinde Uluslararası Birim Sistemi (SI). Tam olarak tanımlanır6.022 140 76 × 10 23 parçacıklar, bunlar atomlar , moleküller , iyonlar veya elektronlar olabilir . [1]

Tanım yedi biri olarak, Kasım 2018 kabul edilen temel SI birimleri , [1] 12 miktarı olarak bir mol belirtilen önceki tanımı revize gram arasında karbon-12 ( 12 ° C), bir izotop arasında karbon .

Numara 6.022 140 76 × 10 23 ( Avogadro sayısı ), gram cinsinden bir kimyasal bileşiğin bir mol kütlesi, en pratik amaçlar için, dalton cinsinden bileşiğin bir molekülünün ortalama kütlesine sayısal olarak eşit olacak şekilde seçilmiştir . Bu nedenle, örneğin bir mol su içerir6.022 140 76 × 10 23 molekül, toplam kütlesi yaklaşık 18.015 gram ve bir su molekülünün ortalama kütlesi yaklaşık 18.015 daltondur.

Köstebek, kimyada, reaktanların miktarlarını ve kimyasal reaksiyon ürünlerini ifade etmenin uygun bir yolu olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, 2H 2 + O 2 → 2H 2 O kimyasal denklemi, reaksiyona giren her 2 mol dihidrojen (H 2 ) ve 1 mol dioksijen (O 2 ) için 2 mol su (H 2 O) anlamına gelecek şekilde yorumlanabilir. form. Mol ayrıca atomların, iyonların, elektronların veya diğer varlıkların miktarını ölçmek için de kullanılabilir . Konsantrasyonu, bir çözeltinin yaygın olarak ifade edilir molarite, birim hacimdeki çözelti başına mol (ler) cinsinden çözünmüş madde miktarı olarak tanımlanan, tipik olarak kullanılan birim litre başına mol (mol / l) olup, genellikle kısaltması M.

Terimi gram molekül (g mol) daha önce, "moleküllerin mol" için kullanıldı [2] ve gram-atom "atomlarının mol" için (g atom). Örneğin, MgBr 1 mol 2 MgBr 1 gram-moleküldür 2 fakat MgBr 3 gram-atom 2 . [3] [4]

Kavramlar [ düzenle ]

Parçacıkların doğası [ değiştir ]

Köstebek aslında bir parçacık sayısıdır. [5] Genellikle sayılan parçacıklar kimyasal olarak özdeş varlıklardır, tek tek farklıdır. Örneğin, bir çözelti, birbirinden az ya da çok bağımsız olan belirli sayıda çözünmüş molekül içerebilir. Bununla birlikte, bir katıda kurucu parçacıklar sabitlenir ve bir kafes düzenlemesinde bağlanır, ancak kimyasal kimliklerini kaybetmeden ayrılabilirler. Böylece katı, bu tür parçacıkların belirli sayıda molünden oluşur. Yine de elmas gibi diğer durumlarda, tüm kristalin esasen tek bir molekül olduğu durumlarda, molekül, birden çok molekül sayısından ziyade, birbirine bağlı atomların sayısını ifade etmek için hala kullanılmaktadır. Bu nedenle, bir kimyasal maddenin kurucu partiküllerinin tanımına ortak kimyasal konvansiyonlar uygulanır, diğer durumlarda kesin tanımlar belirtilebilir. Bir maddenin 1 mol kütlesi, gram cinsinden nispi atomik veya moleküler kütlesine eşittir.

Molar kütle [ değiştir ]

Molar kütle , bir maddenin bir kitle adedi, bu maddenin 1 mol gram . Madde miktarı, numunedeki mol sayısıdır. Çoğu pratik amaç için, molar kütlenin büyüklüğü sayısal olarak bir molekülün dalton cinsinden ifade edilen ortalama kütlesiyle aynıdır . Örneğin, suyun molar kütlesi 18.015 g / mol'dür. [6] Diğer yöntemler arasında molar hacmin kullanılması veya elektrik yükünün ölçülmesi yer alır . [6]

Bir numunedeki bir maddenin mol sayısı, numunenin kütlesinin bileşiğin molar kütlesine bölünmesiyle elde edilir. Örneğin, 100 g su yaklaşık 5.551 mol sudur. [6]

Bir maddenin molar kütlesi sadece moleküler formülüne değil , aynı zamanda içinde bulunan her bir kimyasal elementin izotoplarının dağılımına da bağlıdır . Örneğin, bir mol kütle kalsiyum-40 olduğu39.96259098 ± 0.00000022 gram , bir mol kütlesi ise , kalsiyum-42 olduğu41.95861801 ± 0.00000027 gram ve normal izotopik karışım ile bir mol kalsiyum40.078 ± 0.004 gram .

Molar konsantrasyon [ değiştir ]

Bir maddenin bir çözeltisinin molaritesi olarak da adlandırılan molar konsantrasyonu , nihai çözeltinin hacim birimi başına mol sayısıdır. SI, standart birim mol / olup m, 3 , örneğin mol başına litre (mol / L) ve daha pratik birimleri, kullanılmış ise de,.

Molar kesir [ değiştir ]

Molar fraksiyon ya mol fraksiyonu (örneğin bir çözelti olarak) bir karışımı içinde, bir maddenin tüm bileşenlerinin toplam mol sayısına bölünmesiyle elde edilen karışımın bir örnekteki bileşik, toplam mol sayısıdır. Örneğin, 20 gr NaCl 100 gr suda çözülürse, solüsyondaki iki maddenin miktarı (20 gr) / (58.443 gr / mol) = 0.34221 mol ve (100 gr) / (18.015 gr) olur. / mol) = 5.5509 mol, sırasıyla; ve NaCl'nin molar fraksiyonu 0.34221 / (0.34221 + 5.5509) = 0.05807 olacaktır.

Bir gaz karışımında, her bileşenin kısmi basıncı molar oranıyla orantılıdır.

Tarih [ düzenle ]

Avogadro sabitine ilham veren Avogadro

Köstebeğin tarihi moleküler kütle , atomik kütle birimleri ve Avogadro sayısı ile iç içe geçmiştir .

Birinci tablo standart atom ağırlığı (atom kütlesi) tarafından yayınlanan , John Dalton nispi atom kütlesi olan bir sisteme dayalı, 1805 (1766-1844) hidrojen Bu göreli atom kütleleri dayandırılmıştır 1 olarak tanımlanmıştır stoykiyometrik Kimyasal reaksiyon ve bileşiklerin oranları, kabul edilmelerine büyük ölçüde yardımcı olan bir gerçek: Bir kimyagerin , tablolardan pratik bir şekilde yararlanmak için atom teorisine (o zamanlar kanıtlanmamış bir hipotez) katılmasına gerek yoktu . Bu, atomik kütleler (atom teorisinin savunucuları tarafından teşvik edilen) ve eşdeğer ağırlıklar arasında bir miktar karışıklığa yol açacaktır. (rakipleri tarafından teşvik edilen ve bazen göreceli atomik kütlelerden tam sayı faktörüyle farklılık gösteren), bu, on dokuzuncu yüzyılın büyük bir kısmında sürecek.

Jöns Jacob Berzelius (1779–1848), göreceli atomik kütlelerin giderek artan doğrulukta belirlenmesinde etkili oldu. Ayrıca, oksijeni diğer kütlelerin başvurduğu standart olarak kullanan ilk kimyagerdi . Oksijen faydalı bir standarttır, çünkü hidrojenden farklı olarak diğer birçok elementle, özellikle metallerle bileşikler oluşturur . Ancak, atomik oksijen kütlesini 100 olarak sabitlemeyi seçti, bu da tutmadı.

Charles Frédéric Gerhardt (1816–56), Henri Victor Regnault (1810–78) ve Stanislao Cannizzaro (1826–1910), Berzelius'un çalışmalarını genişleterek bileşiklerin bilinmeyen stokiyometrisine ilişkin birçok sorunu çözdü ve atomik kütlelerin kullanımı, Karlsruhe Kongresi zamanında geniş fikir birliği(1860). Konvansiyon, hidrojenin atomik kütlesini 1 olarak tanımlamaya geri döndü, ancak o zamandaki ölçümlerin kesinliği düzeyinde - yaklaşık% 1'lik göreceli belirsizlikler - bu, daha sonraki oksijen standardına sayısal olarak eşdeğerdi = 16. birincil atomik kütle standardı olarak oksijene sahip olma, analitik kimyadaki gelişmeler ve her zamankinden daha doğru atomik kütle belirleme ihtiyacıyla daha da belirgin hale geldi.

Adı mol Alman biriminin 1897 çevirisidir Mol tarafından icat, kimyager Wilhelm Ostwald Alman kelimesinden 1894 molekül ( molekül ). [7] [8] [9] İlgili eşdeğer kütle kavramı, en az bir yüzyıl önce kullanımdaydı. [10]

Standardizasyon [ düzenle ]

Kütle spektrometrisindeki gelişmeler , oksijen-16'nın doğal oksijen yerine standart madde olarak benimsenmesine yol açtı . [ alıntı gerekli ]

Oksijen-16.004 tanımı 1960'larda karbon-12'ye dayalı tanımla değiştirildi. Mol, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu tarafından "0,012 kilogram karbon-12'deki atomlar kadar çok sayıda temel varlık içeren bir sistemin madde miktarı" olarak tanımlandı. Böylece, bu tanıma göre, bir mol saf 12 C, tam olarak 12  g'lık bir kütleye sahipti . [2] [5] Dört farklı tanım% 1 içinde eşdeğerdi.

Ölçek tabanı12 C = 12'ye
göre ölçek tabanı
Bağıl sapma
den 12 ° C = 12 ölçek
Hidrojenin atom kütlesi = 11.00794 (7)−% 0,788
Atomik oksijen kütlesi = 1615.9994 (3)+% 0,00375
16 O = 16 bağıl atom kütlesi15.9949146221 (15)+% 0,0318

Gram tanımı matematiksel bu bağlı değildi yana Dalton , mol başına moleküllerin sayısı K A (avagadro) deneysel olarak tespit edilmesi gerekiyordu. CODATA tarafından 2010 yılında benimsenen deneysel değer N A =(6.02214129 ± 0.00000027) × 10 23  mol −1 . [11] 2011 yılında ölçüm,(6.02214078 ± 0.00000018) × 10 23  mol −1 . [12]

Köstebek, 1971'de 14. CGPM tarafından yedinci SI temel birimi haline getirildi . [13]

2019 SI temel birimlerinin yeniden tanımlanması [ değiştir ]

2011'de, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nın (CGPM) 24. toplantısı , SI temel birim tanımlarının belirsiz bir tarihte olası bir revizyonu için bir plan üzerinde anlaşmaya vardı .

16 Kasım 2018'de, 60'tan fazla ülkeden bilim adamlarının Fransa'nın Versailles kentindeki CGPM'de bir araya gelmesinden sonra, tüm SI temel birimleri fiziksel sabitler açısından tanımlandı. Bu, köstebek dahil her SI biriminin herhangi bir fiziksel nesne açısından tanımlanmayacağı, doğası gereği kesin olan sabitler tarafından tanımlanacağı anlamına geliyordu. [1]

Bu tür değişiklikler resmi olarak 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe girdi. Bu değişikliklerin ardından, bir maddenin "bir mol" ünün "tam olarak" 6.022 140 76 × 10 23 temel varlık "bu maddenin" [14] [15]

Eleştiri [ düzenle ]

1971'de Uluslararası Birimler Sistemine kabul edilmesinden bu yana , metre veya saniye gibi bir birim olarak köstebek kavramına yönelik çok sayıda eleştiri ortaya çıktı:

  • belirli bir malzeme miktarındaki molekül sayısı, vb. , ayrı bir temel birim gerektirmeden basitçe bir sayı olarak ifade edilebilen sabit boyutsuz bir niceliktir ; [5] [16]
  • resmi köstebek, modası geçmiş bir süreklilik (tamamen atomistik olmayan) madde kavramına dayanmaktadır;
  • SI termodinamik köstebek analitik kimya ile ilgisizdir ve gelişmiş ekonomiler için önlenebilir maliyetlere neden olabilir; [17]
  • mol gerçek bir metrik (yani ölçme) birimi değildir, daha ziyade parametrik bir birimdir ve madde miktarı parametrik bir temel miktardır; [18]
  • SI, varlıkların sayısını birinci boyutun miktarları olarak tanımlar ve bu nedenle varlıklar ile sürekli büyüklüklerin birimleri arasındaki ontolojik ayrımı göz ardı eder . [19]

Kimyada, Proust'un belirli oranlar yasasından (1794) bu yana , bir kimyasal sistemdeki her bir bileşenin kütlesinin bilinmesinin sistemi tanımlamak için yeterli olmadığı bilinmektedir . Madde miktarı, kütlenin Proust'un "belirli oranlarına" bölünmesi olarak tanımlanabilir ve yalnızca kütle ölçümünde eksik olan bilgileri içerir. Tarafından gösterildiği gibi Dalton'un kısmi basınçlarının hakları (1803), bir kütle ölçümü (pratikte olağan olmasına rağmen) bir madde miktarını ölçmek için bile gerekli değildir. Madde miktarı ile diğer fiziksel miktarlar arasında birçok fiziksel ilişki vardır, en dikkate değer olanı ideal gaz yasasıdır.(ilişkinin ilk kez 1857'de gösterildiği yer). "Köstebek" terimi ilk olarak bu birleştirici özellikleri açıklayan bir ders kitabında kullanılmıştır . [ alıntı gerekli ]

Benzer birimler [ düzenle ]

Kimyagerler gibi, kimya mühendisleri de birim köstebeği yoğun bir şekilde kullanır, ancak farklı birim katları endüstriyel kullanım için daha uygun olabilir. Örneğin, hacim için SI birimi, kimya laboratuarında yaygın olarak kullanılan litreden çok daha büyük bir birim olan metreküptür. Endüstriyel ölçekli işlemlerde madde miktarı da kmol (1000 mol) olarak ifade edildiğinde, molaritenin sayısal değeri aynı kalır.

Dönüşümleri kaçınmak için kolaylık sağlamak için imperial (veya Amerika alışılmış birimler ), bir mühendis kabul paund mol (gösterimde lbmol veya lbmol 12 kişilerin sayısı olarak tanımlanır), lb ve 12 ° C bir lbmol eşittir453.59237 mol , [20] bu değer uluslararası bir avoirdupois pound'daki gram sayısı ile aynıdır .

Metrik sistemde, kimya mühendisleri bir zamanlar 12 kg 12 C'deki varlıkların sayısı olarak tanımlanan kilogram-mol'ü (notasyon kg-mol ) kullandılar ve genellikle mol olarak gram-mol (gösterim g- mol ), laboratuvar verileriyle uğraşırken. [20]

20. yüzyılın sonlarında kimya mühendisliği uygulaması , kilogram-mol ile sayısal olarak özdeş olan, ancak adı ve sembolü metrik birimlerin standart katları için SI sözleşmesini benimseyen kilomolü (kmol) kullanmaya başladı - bu nedenle kmol, 1000 mol anlamına gelir. Bu, g yerine kg kullanımına eşdeğerdir. Kmol kullanımı sadece "büyüklük uygunluğu" için değildir, aynı zamanda kimya mühendisliği sistemlerini modellemek için kullanılan denklemleri uyumlu hale getirir . Örneğin, kg / s'lik bir akış hızının kmol / s'ye dönüştürülmesi, mol / s'lik temel SI birimi kullanılmadıkça yalnızca 1000 faktörsüz moleküler kütleyi gerektirir.

Bitkiler için sera ve büyüme odası aydınlatması bazen saniyede metrekare başına mikromol cinsinden ifade edilir, burada 1 mol foton = 6.02 × 10 23 foton. [21]

Köstebek Günü [ değiştir ]

ABD'de 10/23 olarak gösterilen 23 Ekim, bazıları tarafından Köstebek Günü olarak kabul ediliyor . [22] Kimyagerler arasında birimin onuruna resmi olmayan bir tatil. Tarih, yaklaşık olarak Avogadro numarasından türetilmiştir.6,022 × 10 23 . O 06:02 am başlar ve 06:02 pm uçları Alternatif olarak, bazı kimyacılar (2 Haziran kutlamak 02/06 ), 22 Haziran ( 6/22 ) veya 6 Şubat ( 06.02 ), 6.02 ya da 6,022 parçasına atıf sabit. [23] [24] [25]

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

  • Einstein (birim)
  • Element-reaktan-ürün tablosu
  • Faraday (birim)
  • Mol fraksiyonu  - Bir bileşenin, bir karışımdaki tüm bileşenlerin toplam miktarına oranı, mol / mol cinsinden ifade edilir.
  • Dalton (birim)  - Atomik ölçekli nesneler için standart kütle birimi
  • Moleküler kütle
  • Molar kütle

Notlar ve referanslar [ düzenle ]

  1. ^ a b c "Uluslararası Birimler Sisteminin revizyonu - Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği" . IUPAC | Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği . 16 Kasım 2018 . 1 Mart 2021 alındı .
  2. ^ a b Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu (2006), Uluslararası Birimler Sistemi (SI) (PDF) (8. basım), s. 114–15, ISBN  92-822-2213-6, arşivlendi (PDF) 2017-08-14 tarihinde orjinalinden
  3. ^ Wang, Yuxing; Buket, Frédéric; Sheikin, İlya; Toulemonde, Pierre12; Revaz, Bernard; Eisterer, Michael; Weber, Harald W .; Hinderer, Joerg; Junod, Alain; et al. (2003). "MGB özgül ısısı 2 ışınlama sonrası". Journal of Physics: Yoğun Madde . 15 (6): 883–893. arXiv : koşullu / 0208169 . Bibcode : 2003JPCM ... 15..883W . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 15/6/315 . S2CID 16981008 . 
  4. ^ Lortz, R .; Wang, Y .; Abe, S .; Meingast, C .; Paderno, Yu .; Filippov, V .; Junod, A .; et al. (2005). "Süperiletken ZrB 12'nin özgül ısısı, manyetik duyarlılığı, direnci ve termal genleşmesi ". Phys. Rev. B . 72 (2): 024547. arXiv : koşullu / 0502193 . Bibcode : 2005PhRvB..72b4547L . doi : 10.1103 / PhysRevB.72.024547 . S2CID 38571250 . 
  5. ^ a b c de Bièvre, Paul; Peiser, H. Steffen (1992). " ' Atom Ağırlığı' - Adı, Tarihçesi, Tanımı ve Birimleri" (PDF) . Saf ve Uygulamalı Kimya . 64 (10): 1535-43. doi : 10.1351 / pac199264101535 .
  6. ^ a b c Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu . " Realizing the mole 2008-08-29 tarihinde Wayback Machine'de Arşivlendi ." Alındı ​​25 Eylül 2008.
  7. ^ Dümen, Georg (1897). "Matematiksel Kimyanın İlkeleri: Kimyasal Olayların Enerjetiği" . çeviri Livingston, J .; Morgan, R. New York: Wiley: 6 . Alıntı dergisi gerektirir |journal=( yardım )
  8. ^ Bazı kaynaklar İngilizcede ilk kullanım tarihini 1902 olarak verir. Merriam – Webster , Wayback Machine'de Arşivlenmiş 2011-11-02 tarihini Molekulärgewicht'ten ( moleküler ağırlık )bir etimoloji önermektedir .
  9. ^ Ostwald, Wilhelm (1893). Hand- und Hilfsbuch zur Ausführung Physiko-Chemischer Messungen [ Fiziksel-Kimyasal Ölçümler Yapmak için El Kitabı ve Yardımcı Kitap ]. Leipzig, Almanya: Wilhelm Engelmann. s. 119.S. 119: "Nennen wir allgemein das Gewicht in Grammen, welches dem Molekulargewicht eines gegebenen Stoffes numerisch gleich ist, ein Mol, so ..." (Genel olarak gram cinsinden ağırlığı adlandırırsak, bu sayısal olarak bir molekül ağırlığına eşittir. verilen madde, bir "mol", sonra ...)
  10. ^ köstebek, n. 8 , Oxford English Dictionary , Taslak Revizyon Aralık 2008
  11. ^ Physics.nist.gov/ Arşivlenen de 2015/06/29 Wayback Makinesi Temel Fiziksel Sabitler: Avogadro Sabiti
  12. ^ Andreas, Birk; et al. (2011). " 28 Si Kristalindeki Atomların Sayılmasıyla Avogadro Sabitinin Belirlenmesi ". Fiziksel İnceleme Mektupları . 106 (3): 30801. arXiv : 1010.2317 . Bibcode : 2011PhRvL.106c0801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.106.030801 . PMID 21405263 . S2CID 18291648 .  
  13. ^ "BIPM - 14. CGPM Karar 3" . www.bipm.org . Arşivlenmiş orijinal 9 Ekim 2017 tarihinde . Erişim tarihi: 1 Mayıs 2018 .
  14. ^ 106. Toplantının CIPM Raporu 2018-01-27 tarihinde Wayback Machine'de Arşivlendi 7 Nisan 2018'de alındı
  15. ^ "Köstebek Yeniden Tanımlanıyor" . NIST . NIST. 2018-10-23 . Erişim tarihi: 24 Ekim 2018 .
  16. ^ Giunta, CJ (2015) "Kimya ve Eğitimde Madde Köstebeği ve Miktarı: Resmi Tanımların Ötesinde" J. Chem. Educ. 92 : 1593–1597.
  17. ^ Price, Gary (2010). "Küresel ölçüm sisteminin başarısızlıkları. Bölüm 1: kimya durumu". Akreditasyon ve Kalite Güvencesi . 15 (7): 421–427. doi : 10.1007 / s00769-010-0655-z . S2CID 95388009 . 
  18. ^ Johansson, Ingvar (2010). "Metrolojik düşünme parametrik büyüklükler, birimler ve boyutlar kavramlarına ihtiyaç duyar " . Metroloji . 47 (3): 219–230. Bibcode : 2010Metro..47..219J . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 47/3/012 .
  19. ^ Cooper, G .; Humphry, S. (2010). "Birimler ve varlıklar arasındaki ontolojik ayrım". Synthese . 187 (2): 393–401. doi : 10.1007 / s11229-010-9832-1 . S2CID 46532636 . 
  20. ^ a b Himmelblau, David (1996). Kimya Mühendisliğinde Temel İlkeler ve Hesaplamalar (6 ed.). sayfa 17–20. ISBN 978-0-13-305798-0.
  21. ^ "Aydınlatma Radyasyon Dönüşümü" . 11 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi . Erişim tarihi: March 10, 2016 .
  22. ^ Milli Mole Günü Vakfı, Inc Tarihçesi Arşivlenmiş en 2010-10-23 Wayback Machine .
  23. ^ Mutlu Köstebek Günü! 2014-07-29 Wayback Machine , Mary Bigelow'da arşivlendi . SciLinks blogu, Ulusal Bilim Öğretmenleri Derneği. 17 Ekim 2013.
  24. ^ Köstebek Günü Nedir? - Tarih ve Nasıl Kutlanır . Arşivlenen wikiwix de 2014/07/30, Anne Marie Helmenstine. About.com.
  25. ^ Perse Okul (7 Şubat 2013), Perse Okul kimyasal çeşitli mol kutluyor , Cambridge Network, arşivlenen 2015-02-11 tarihinde orijinal alınır, Şub 11, 2015 , 6 Şubat Okula 6.02 tekabül olarak tarihi 'Köstebek Günü' olarak kabul etti.

Dış bağlantılar [ düzenle ]

  • ChemTeam: Kelime 'Mole' Kökeni de Wayback Machine (Aralık 22, 2007 arşivlenmiş)