گرم بر مول
شیمی‌دان برای برداشتن 6,022·10²³ مولکول آب آن‌ها را نمی‌شمارد، بلکه 18,015 g وزن می‌کند. این عدد همان جرم مولی است: یک مول از ماده چند گرم وزن دارد. برای نمک 58,44 g/mol است، برای شکر 342,3 و برای هموگلوبین حدود 64 500.
جرم مولی را از جمع جرم‌های اتمی بر پایهٔ فرمول مولکول به دست می‌آورند. جرم‌های اتمی را طیف‌سنج جرمی اندازه می‌گیرد: آهن‌ربا یون‌ها را بر اساس جرم جدا می‌کند و یون‌های سنگین‌تر روی کمانی بازتر پرواز می‌کنند. یکای SI kg/mol است، اما در آزمایشگاه‌ها g/mol می‌نویسند. این‌گونه عدد با جرم مولکول بر حسب دالتون برابر می‌شود.
| نشانه | g/mol · در SI kg/mol |
| تعریف | M = m / n — جرم ماده تقسیم بر مقدار آن |
| مقادیر مرجع | M(¹²C) = 12,000 000 012 6 g/mol · M_u = 1,000 000 001 05 g/mol |
| وارد شد | وزن‌های اتمی گرمی — از سدهٔ نوزدهم · kg/mol — از ورود مول به SI، 1971 |
| استانداردها | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · CIAAW 2021 |
| مقدارهای نمونه | 18,015 g/mol — آب · 180,16 — گلوکز · 64 500 — هموگلوبین |
01 · تعریف
جرم یک مول
ماده‌ای بردارید و جرمش را بر مقدار ماده بر حسب مول تقسیم کنید. جرم مولی M به دست می‌آید. برای مادهٔ خالص این مقدار ثابت است. 9 g آب برابر 0,5 mol است و 36 g برابر 2 mol، و نسبت همیشه 18,015 g/mol است.
آن را از فرمول مولکول حساب می‌کنند. جرم اتمی هر عنصر را از جدول IUPAC برمی‌دارند، در تعداد اتم‌ها ضرب می‌کنند و حاصل‌ها را جمع می‌زنند. جرم‌های اتمی میانگین مخلوط طبیعی ایزوتوپ‌ها هستند. برای همین جرم اتمی کلر 35,45 است، نه یک عدد درست.
مولکول را بسازید و یک مول وزن کنید
گوی‌ها اتم‌های مولکول‌اند و اندازه‌شان با جرم اتمی بزرگ می‌شود. نوار زیر آن‌ها همان جرم را بخش‌بخش نشان می‌دهد: چه سهمی از جرم مولی به هر عنصر می‌رسد. سیاه کربن است، آبی هیدروژن، سبز نیتروژن، سرخابی اکسیژن و خاکستری کلر.
چه چیزی وارد طیف‌سنج می‌شود
در هر خانه فرمول اسکلتی یکی از مواد آزمایش آمده است. گوشه‌ها و سرهای خط اتم‌های کربن‌اند، هیدروژن‌های متصل به آن‌ها رسم نمی‌شوند و خط دوتایی پیوند دوگانه است. نیتروژن با سبز و اکسیژن با سرخابی مشخص شده است. عدد سبز زیر فرمول جرم مولی بر حسب g/mol است. در مرکز کافئین است: جرقه‌ای آبی روی حلقه‌هایش می‌دود.
آهن‌ربا یون‌ها را بر اساس جرم جدا می‌کند
در مرکز یک طیف‌سنج جرمی در برش است. بخار ماده وارد چشمه می‌شود، رشتهٔ داغ از مولکول‌ها الکترون می‌کَند و ولتاژ U یون‌ها را شتاب می‌دهد. در میدان مغناطیسی B یون روی کمانی به شعاع r = √(2mU/e) / B پرواز می‌کند: هرچه سنگین‌تر باشد، کمان بازتر است. خط‌چین‌های آبی باریکه‌های یون‌هایی با جرم‌های مختلف‌اند و روشنی‌شان سهم این مولکول‌ها در طبیعت است. فاصلهٔ باریکه‌ها در تصویر 8 برابر بزرگ شده است، وگرنه جرم‌های همسایه در یک کمان یکی می‌شدند. فقط باریکه‌ای که شعاعش دقیقاً 200 mm است وارد شکاف جمع‌کننده می‌شود و جمع‌کننده سرخابی روشن می‌شود. میدان آهسته تغییر می‌کند و صفحه‌نمایش سمت راست طیف را با خطی سرخابی ثبت می‌کند؛ خط آبی جرمی است که همین حالا روی شکاف است. زیر صفحه‌نمایش ترازویی است که دقیقاً یک مول از ماده روی آن گذاشته می‌شود. پیشخوان سمت چپ جرم مولی و حالت دستگاه را نشان می‌دهد. کلیک روی طیف‌سنج میدان را روی بلندترین قله می‌گذارد و کلیک روی ترازو یک مول روی آن می‌گذارد. اگر 20 s به چیزی دست نزنید، آزمایش‌ها خودشان اجرا می‌شوند.
—
02 · تبدیل
| {n} | {v} | {note} |
دالتون و g/mol یک عدد می‌دهند، اما دو کمیت متفاوت‌اند. دالتون جرم یک مولکول است و g/mol جرم یک مول. پس از 2019 این اعداد دقیقاً برابر نیستند: بنا بر CODATA 2022 اختلافشان 1,05·10⁻⁹ است، بسیار فراتر از دقت هر ترازویی.
در جدول‌های مهندسی kg/kmol و lb/lb-mol هم دیده می‌شود. عدد آن‌ها همان عدد g/mol است: کیلومول هزار برابر مول است و کیلوگرم هم هزار برابر گرم. یک پوند-مول برابر 453,59 mol است.
03 · مرتبه‌های بزرگی
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
05 · قواعد نگارش
06 · یکاهای همسایه
07 · بخش تاریخی
جرم اتمی یک عنصر به محل برداشتن نمونه بستگی دارد. هیدروژنِ آب دریا و هیدروژنِ گاز طبیعی سهم‌های متفاوتی دوتریم دارند. برای همین CIAAW برای هیدروژن بازهٔ 1,007 84—1,008 11 را می‌دهد و در محاسبه‌ها مقدار قراردادی 1,008 به کار می‌رود. به همین دلیل جرم مولی آب فقط تا رقم پنجم دقیق است.
خود مقیاس بر کربن-12 استوار است. تا 2019، M(¹²C) بنا بر تعریف دقیقاً 12 g/mol بود. پس از آنکه مول از راه عدد آووگادرو تعریف شد، این مقدار را اندازه می‌گیرند: بنا بر CODATA 2022 برابر 12,000 000 012 6 g/mol با عدم قطعیت 3,7·10⁻⁹ g/mol. شیمی‌دان این تفاوت را حس نمی‌کند.
فهرست کمیت‌ها
همهٔ فهرست ←هفت یکای پایهٔ SI
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←