روابط بین جرم- مقدار
جرم را با کیلوگرم اندازه گیری می کنند و به صومرت مختصر آن را با kg نشان می دهند.
در مطلب قبل با وزن اتمی آشنا شدید و دانستید که فراوانی در طبیعت را می توان به عنوان درصد هر ایزوتوپ یا کسری از هر ایزوتوپ در نمونه عنصر در طبیعت در نظر بگیریم. حال در اینجا روابط بین جرم و مقدار را مورد بررسی قرار می دهیم.
در شیمی دو راه برای بررسی مقدار ماده وجود دارد. یک راه تعیین جرم است که معمولا برحسب گرم (g) اندازه گیری می شود. البته می دانیم واحد جرم در سیستم SI کیلوگرم (kg) است. راه دیگر تعیین مقدار است.
واحدهای مقدار
مقدار واژه ای متداول است که در بسیاری از موارد به کار می رود. این واژه در شیمی به صورتی دقیق تر تعریف شده است و شما فقط آن را در مواقع مناسب به کار می برید. مقدار کمیتی است برای بیان تعداد چیزهای قابل شمارش.
مثال: وقتی می گوییم 5 دانش آموز، عدد 5 تعداد دانش آموزان را نشان می دهد (چیزهای قابل تشخیص) اما 450 کیلو گرم دانش آموز، تعداد دانش آموزان را نشان نمی دهد بلکه وزن آنها را می گوید. 6 همبرگر تعداد همبرگرها را نشان می دهد (چیز قابل شمارش) اما 1300 گرم همبرگر، جرم آنها را نشان می دهد.
همچنین توجه کنید که وقتی درباره تعداد صحبت می کنید باید تعداد قابل شمارش را پیدا کنید.
مثلا شما نمی توانید بگویید 5 یا 6 بلکه باید بگویید 5 دانش آموز یا 6 همبرگر، در غیر این صورت کسی نمی داند درباره چه چیزی صحبت می کنید.
فرمول های شیمیایی درباره جرم نسبی اطلاعاتی در اختیار می گذارند. این اطلاعات برگرفته از جدول وزن های اتمی است که جرم نسبی هر اتم را در فرمول نشان می دهد. فرمول های شیمیایی تعداد عناصر را در یک ماده مرکب نشان می دهند. مثلا در گلوکز (C6H12O6) فرمول نشان می دهد 6 اتم کربن، 12 اتم هیدروژن و 6 اتم اکسیژن در گلوکز وجود دارد. فرمول شیمیایی درباره مقدار اتم ها به ما اطلاعات می دهد. در کلسیم کلرید (CaCl2) به ازای هر دو یون -Cl یک یون +2 Ca وجود دارد. این اطلاعات درباره جرم های نسبی می باشد، زیرا در کلسیم کلرید هیچ مولکولی وجود ندارد.با توجه به داده های موجود در جدول وزن اتمی می توان فهمید که جرم یک مولکول گلوکز 180/155u می باشد و جرم ده مولکول گلوکز 1801/55u می باشد.
وقتی دانشمندان می خواهند جرم را بر حسب اتم ها و مولکول ها بیان کنند واحد جرم اتمی که به صورت مختصر با «u» نشان داده می شود را به کار می برند. یک واحد جرم اتمی معادل یک دوازدهم جرم کربن-12 است.
اما این رابطه در آزمایشگاه علمی نمی باشد چون نمی توانیم با این مقدار کم مولکول کار کنیم و ما به مقادیر بیشتری نیاز داریم که قابل اندازه گیری باشد. محاسبه مقادیر بزرگ ممکن است آسان نباشد، بنابراین می توانیم از واحد مقدار استفاده کنیم تا اعداد مناسب باشند. (واحد، مقدار یک عدد را تعریف می کند.)
یکی از واحدهای آشنا در مقدار، دوجین می باشد. دوازده چیز قابل شمارش را دو جین می نامند. واحد دیگر قراص نام دارد. 144 چیز قابل شمارش را قراص می گویند. برای کاغذ از واحد بند کاغذ استفاده می شود. بند کاغذ شامل 500 ورق کاغذ می باشد. (21 بند کاغذ بهتر است تا اینکه بگوییم 10500 ورق کاغذ.)این واحدهای مقدار برای اتم یا مولکول به کار نمی رود این واحدها به اندازه کافی بزرگ نمی باشند. ما به واحد خاصی در مقیاس اتمی یا مولکولی نیاز داریم که این واحد باید بسیار بزرگ باشد چون اتم ها بسیار کوچک می باشند. در واقع واحدها باید آنقدر بزرگ باشند که نتوانیم آنها را بشماریم.
شاید برایتان این سوال پیش بیاید که چه کار کنیم؟ می توانیم واحد مقدار را با در نظر گرفتن تعداد چیزها در مقدار معینی از ماده تعریف کرد. فرض کنید تعداد ورق های کاغذ در یک بسته را که از فروشگاه کتاب خریداری شده است، بند کاغذ بنامیم. این راه عملی است حتی اگر عدد 500 را متذکر باشیم. فرض کنید بسته کاغذ دیگری از همان نوع کاغذ در جای دیگری داریم و می خواهیم جرم هر دو بسته را اندازه بگیریم و آنها جرم یکسانی دارند پس متوجه می شوید که بسته دوم نیز شامل تعداد بند کاغذ یکسان با بسته اول می باشد.در اینجا ما عدد 500 را متذکر نشده ایم، اما اگر نتوانستیم بشماریم باید بگوییم بسته حدود 500 ورق کاغذ دارد. راه دیگری نیز برای شمردن تعداد ورقه ها وجود دارد و آن میزان ضخامت بسته می باشد.
دقیقا همین کار را در شیمی انجام می دهیم اما د در آنجا بزرگ تر هستند. فرض کنید می خواهیم جرم را برحسب گرم اندازه بگیریم. اتم ها بسیار کوچک می باشند. جرم یک اتم اورانیوم 238 برابر 4/0× 10-22g است.
بنابراین ما واحد مقداری را تعریف می کنیم که با یک واحد مناسب مطابقت داشته باشد چون تعریف ما دلخواه می باشد باید واحدی را که تعیین می کنیم تا حد امکان مناسب آن تعریف باشد.
وزن با جرم تفاوت دارد. وزن، میزان نیروی جاذبه وارد شده بر یک شیء است. جرم یک شیء هیچ وقت تغییر نمی کند اما وزن یک شیء می تواند براساس مکان آن تغییر کند. به عنوان مثال وزن شما بر روی زمین ممکن است 50 کیلوگرم باشد اما در فضا بی وزن باشید.
مول در واحد SI : (مقدار ماده ای که شامل تعداد واحدهایی است که دقیقا در 12 گرم کربن-12 وجود دارد. تعداد زیادی اتم در 12 گرم کربن-12 وجود دارد.) این تعداد آنقدر زیاد می باشد که عملا نمی توان آنها را شمرد.بهترین اندازه گیری ها که مقدار 6/0220978 × 1023 برای این عدد را به دست آورده است عدد آووگادرو نام دارد که به افتخار شیمیدان ایتالیایی قرن نوزدهم که آزمایش های مهمی را در مورد گازها انجام داد و این آزمایش ها برای اندازه گیری وزن اتمی بسیار مفید بود، نام گذاری شده است.
مثال:
جرم 2/32 مول اتم کربن را محاسبه کنید.
وزن اتمی کربن 12/011 می باشد، بنابراین جرم یک مول اتم کربن 12/011 گرم است.
توجه کنید که مول در صورت و مخرج کسر حذف می شود و پاسخ بر حسب گرم می باشد.
مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان
منبع:
http://020.ir
