Mooli
Mooli on SI-mittayksikkö, jota käytetään asioiden, yleensä atomien tai molekyylien, lukumäärän mittaamiseen. Yksi mooli jotain vastaa 6,02214078×1023 samaa asiaa (Avogadron luku). Esimerkiksi yksi mooli viinirypäleitä on 6,02214078×1023 viinirypäleitä.
Avogadron lukua tarkennettiin vuonna 2019 arvoon 6,02214078×1023.
Tutkijat käyttävät tätä lukua, koska se on hiiliatomien lukumäärä 12 grammassa hiili-12:ta, joka on yleisin hiilen laji. Mitä tahansa voidaan mitata mooleina, mutta se ei ole käytännöllinen useimmissa tehtävissä, koska arvo on niin valtava. Esimerkiksi yksi mooli greippiä olisi yhtä suuri kuin maapallo.
Lukua ei ole helppo ilmaista sanoin. Lähin "rento" luku on miljoona-miljoona-miljoona-miljoona, joka on 1024.
Koska eri molekyyleillä ja atomeilla ei ole samaa massaa, yksi mooli yhtä ainetta ei paina yhtä paljon kuin yksi mooli jotain muuta ainetta. Atomien ja molekyylien massa mitataan amuina. Yksi amu vastaa yhtä grammaa moolia kohti. Tämä tarkoittaa, että jos atomin massa on yksi amu, yksi mooli tätä atomia painaa yhden gramman.
Matematiikka moolin kanssa
Moolit = massa (g) / suhteellinen massa (grammaa moolia kohti).
Esimerkki: Kuinka monta moolia on 20 grammassa vetyä?
Vedyn suhteelliselle massalle voidaan antaa arvo 1, vaikka oikea arvo onkin hieman suurempi. Eli: mooli = massa/suhteellinen massa = 20/1 = 20 moolia.
Moolit = konsentraatio (mol/dm3) x tilavuus (dm3).
Esimerkki: Kuinka monta moolia on 100cm3 0,1M H2SO4:ssa?
1 dm3 on sama kuin 1000 cm3, joten kuutiosenttimetreinä ilmaistu arvo on jaettava 1000:lla. 100/1000 x 0,1 = 0,01 moolia.
Metaanimolekyyli muodostuu yhdestä hiiliatomista ja neljästä vetyatomista. Hiilen massa on 12,011 u ja vedyn massa on 1,008 u. Tämä tarkoittaa, että yhden metaanimolekyylin massa on 12,011 u + (4 × 1,008u) eli 16,043 u. Tämä tarkoittaa, että yhden moolin metaanin massa on 16,043 grammaa.
Myyrää voidaan ajatella kahtena erikokoisten pallojen pussina. Toinen pussi sisältää 3 tennispalloa ja toinen 3 jalkapalloa. Molemmissa pusseissa on sama määrä palloja, mutta jalkapallojen massa on paljon suurempi. Se on erilainen tapa mitata asioita. Moolit mittaavat hiukkasten lukumäärää, eivät massaa. Molemmissa pusseissa on siis kolme moolia.
Mooli on yksinkertaisesti asioiden lukumäärän yksikkö. Muita yleisiä yksiköitä ovat tusina, joka tarkoittaa 12:ta, ja pisteet, joka tarkoittaa 20:tä. Vastaavasti mooli viittaa tiettyyn määrään - sen erityispiirre on, että sen määrä on paljon suurempi kuin muiden yleisten yksiköiden. Tällaisia yksiköitä keksitään yleensä silloin, kun olemassa olevat yksiköt eivät pysty kuvaamaan jotakin asiaa riittävän helposti. Kemialliset reaktiot tapahtuvat tyypillisesti eripainoisten molekyylien välillä, joten massan mittaaminen (esimerkiksi grammoina) voi olla harhaanjohtavaa, kun verrataan yksittäisten molekyylien reaktioita. Toisaalta atomien/molekyylien/ionien absoluuttisen lukumäärän käyttäminen olisi myös hämmentävää, koska valtavien lukujen vuoksi olisi liian helppoa sijoittaa jokin arvo väärin tai pudottaa jokin numero. Näin ollen mooleissa työskentely antaa tutkijoille mahdollisuuden viitata tiettyyn molekyylien tai atomien määrään ilman, että käytetään liian suuria lukuja.
Liittyvät yksiköt
Molaarisen konsentraation SI-yksiköt ovat mol/m3. Useimmissa kemiallisissa kirjoituksissa käytetään kuitenkin mol/dm3 tai mol dm-3, joka on sama kuin mol/l. Nämä yksiköt kirjoitetaan usein isolla M-kirjaimella (lausutaan "molaarinen"), jota edeltää joskus SI-etuliite, esimerkiksi millimoolia litrassa (mmol/L) tai millimolaarista (mM), mikromoolia litrassa (µmol/L) tai mikromolaarista (µM) tai nanomoolia litrassa (nmol/L) tai nanomolaarista (nM).
Kemiallisen reaktion absoluuttinen saanto ilmoitetaan useimmiten mooleina (ns. "molaarinen saanto").
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on SI-yksikkö, jota käytetään molekyylien ja atomien mittaamiseen?
V: Molekyylien ja atomien mittaamiseen käytetty SI-yksikkö on mooli.
K: Kuinka monta molekyyliä on yhdessä moolista?
A: Yksi mooli sisältää noin 600 sekstimiljoonaa molekyyliä.
K: Miksi tutkijat käyttävät tätä lukua?
V: Tutkijat käyttävät tätä lukua, koska 1 gramma vetyä vastaa 1 moolia atomeja.
K: Mikä on yhden moolin tarkka arvo?
V: Yhden moolin tarkka arvo on 6,02214078×1023, joka on nimetty sen keksijän Avogadron mukaan.
K: Onko käytännöllistä mitata useimmat tehtävät mooleilla?
V: Ei, useimpia tehtäviä ei ole käytännöllistä mitata moolien avulla, sillä arvo on niin valtava, että yksi mooli greippiä olisi yhtä suuri kuin maapallo.
K: Miten eri molekyylejä ja atomeja mitataan?
V: Erilaiset molekyylit ja atomit mitataan amu (atomimassayksiköissä).
K: Miten amu liittyy grammaan moolia kohti? V: Yksi amu vastaa yhtä grammaa moolia kohti, mikä tarkoittaa, että jos atomin massa on yksi amu, yksi mooli tätä atomia painaa yhden gramman.
