Wat is de mol, molaire massa en chemische hoeveelheid?

De relatieve atoommassa ($A_r$) is een getal dat aangeeft hoe zwaar een atoom is in vergelijking met een standaardatoom. Deze standaard is 1/12e deel van de massa van een koolstof-12-atoom, wat de atomaire massa-eenheid (u) wordt genoemd. Omdat elementen vaak voorkomen als een mengsel van isotopen, is de relatieve atoommassa in het periodiek systeem een gewogen gemiddelde van de massa's van deze isotopen, gebaseerd op hun voorkomen.

Voorbeeld: Berekening van relatieve atoommassa Stel, een element heeft twee isotopen:

• Isotoop A: massa van 10 u, voorkomen van 80%
• Isotoop B: massa van 12 u, voorkomen van 20%

De relatieve atoommassa ($A_r$) van dit element is dan: $A_r = (0,80 \times 10 \text{ u}) + (0,20 \times 12 \text{ u})$ $A_r = 8,0 \text{ u} + 2,4 \text{ u}$ $A_r = 10,4 \text{ u}$

De relatieve atoommassa is strikt genomen een dimensieloos getal, maar de eenheid 'u' wordt vaak gebruikt om aan te geven dat het om een massa op atomair niveau gaat.

De chemische hoeveelheid is een fundamentele grootheid in de scheikunde die aangeeft hoeveel 'stof' er aanwezig is. Het is een maat voor het aantal deeltjes (zoals atomen, moleculen of ionen) in een monster. De eenheid hiervoor is de mol.

De mol is de SI-eenheid voor chemische hoeveelheid. Eén mol van een stof bevat altijd hetzelfde aantal deeltjes, ongeacht welke stof het is. Dit specifieke aantal deeltjes staat bekend als het getal van Avogadro ($N_A$), en is gelijk aan $6,02 \times 10^{23}$ deeltjes. Dit betekent dat één mol ijzeratomen, één mol watermoleculen of één mol chloride-ionen allemaal $6,02 \times 10^{23}$ deeltjes bevatten. Het concept van de mol is handig omdat het onmogelijk is om individuele atomen of moleculen te tellen vanwege hun extreem kleine formaat.

De molaire massa is de massa van 1 mol van een stof en wordt uitgedrukt in gram per mol (g/mol). Het is een belangrijke grootheid om te rekenen tussen massa en hoeveelheid stof. De numerieke waarde van de molaire massa in g/mol is gelijk aan de numerieke waarde van de molecuulmassa in atomaire massa-eenheden (u).

Je berekent de molaire massa door de atoommassa's van alle atomen in de molecuulformule bij elkaar op te tellen. Deze atoommassa's kun je vinden in het periodiek systeem der elementen (bijvoorbeeld in BINAS tabel 99).

Voorbeeld: Berekening van de molaire massa van $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ Stel, je wilt de molaire massa van $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ berekenen. De atoommassa's zijn (afgerond):

• Koolstof (C): ongeveer 12,01 g/mol
• Waterstof (H): ongeveer 1,01 g/mol
• Stikstof (N): ongeveer 14,01 g/mol
• Zuurstof (O): ongeveer 16,00 g/mol
• Zwavel (S): ongeveer 32,07 g/mol

De molecuulformule $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ betekent dat een molecuul bestaat uit:

• 16 koolstofatomen (C)
• 18 waterstofatomen (H)
• 2 stikstofatomen (N)
• 4 zuurstofatomen (O)
• 1 zwavelatoom (S)

De berekening is dan als volgt: Molaire massa $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ = (16 × atoommassa C) + (18 × atoommassa H) + (2 × atoommassa N) + (4 × atoommassa O) + (1 × atoommassa S) Molaire massa $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ = (16 × 12,01 g/mol) + (18 × 1,01 g/mol) + (2 × 14,01 g/mol) + (4 × 16,00 g/mol) + (1 × 32,07 g/mol) Molaire massa $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ = 192,16 g/mol + 18,18 g/mol + 28,02 g/mol + 64,00 g/mol + 32,07 g/mol Molaire massa $C_{16}H_{18}N_2O_4S$ = 334,43 g/mol

Dit resultaat van 334,43 g/mol is de molaire massa van $C_{16}H_{18}N_2O_4S$.

Het verschil tussen molecuulmassa en molaire massa is dat de molecuulmassa de massa van één enkel molecuul van een stof is, uitgedrukt in atomaire massa-eenheden (u), terwijl de molaire massa de massa van 1 mol van een stof is, uitgedrukt in gram per mol (g/mol). De numerieke waarde is echter voor beide gelijk. De berekeningsmethode is voor beide hetzelfde: het optellen van de atoommassa's van alle atomen in de molecuulformule.