Image
Mol og Avogadros tall

Mol er en av de viktigste enhetene i kjemien. Illustrasjon: Colourbox og Eivind Torgersen/UiO

Mol – en måleenhet til glede og frustrasjon

For kjemikere er enheten mol og et tall større enn 600 trilliarder en viktig del av hverdagen. Og 23. oktober er det fest, på selveste mol-dagen.

Sammen med mer kjente søsken som meter, kilogram og sekund er mol en av de sju grunnleggende enhetene i det såkalte SI-systemet. SI-systemet (Système international d’unités) er det internasjonale enhetssystemet for målestørrelser som ble formalisert i 1960.

Mol sier noe om hvor mange atomer eller molekyler det er i en gitt mengde av et stoff. I et mol er det så mye som 6,022 x 1023 atomer eller molekyler. Hvis du skal skrive hele tallet, blir det 6022 med 20 nuller etter, eller 602 trilliarder.

Tallet kalles Avogadros tall eller avogadrokonstanten, oppkalt etter den italienske kjemikeren Amedeo Avogadro (1776–1856).

Et mol hydrogen inneholder 6,022 x 1023 hydrogenatomer. Et mol vann inneholder 6,022 x 1023 vannmolekyler.

Det er særlig kjemikere som forholder seg til mol.

– Mol er selve enheten i kjemi. Vi regner alt om til mol, sier professor Rolf Vogt ved Kjemisk institutt.

Mol-dagen

Så avhengige er de av mol at kjemikere verden over feirer denne enheten den 23. oktober hvert år. Markeringen skjer på denne dagen fordi amerikanere skriver datoer annerledes enn oss. Dermed blir 1023 til 10.23, som igjen er 23. oktober.

Siden Avogadros tall starter med 6,02, foregår festivitasen fra to over seks om morgenen til to over seks om kvelden.

Fakta

Visste du at…

Mol kommer fra ordet molekyl.

Hvis et atom hadde størrelsen til en grapefrukt ville et antall tilsvarende Avogadros tall av dem ha samme volum som jordkloden.

Kilde: Justervesenet

Hvor mange kilo nordmenn?

Rolf Vogt er ikke med på selve feiringen, men han bruker mol hver dag i jobben sin og er ikke i tvil om hvor viktig det er.

– Alternativet er å snakke om masse, sier han til Titan.uio.no.

Det gjorde man i gamle dager. Man målte vekten (massen) av en gitt mengde av et stoff og fulgte med på økninger og reduksjoner i milligram eller mikrogram. Men det er ikke nødvendigvis det som er mest nyttig for en kjemiker.

– Man snakker ikke om antall kilo nordmenn, men om antall individer. Det er et mye mer relevant tall. På samme måte er det mer naturlig og fornuftig å bruke mol, sier Vogt.

Og da er det selvfølgelig greit å bare si 1 mol, istedenfor 6,022 x 1023.

Hvor mange pølse i brød?

Når kjemikerne gjør beregningen sine, trenger de sjelden å vite hvor mye et stoff veier. De må vite hvor mange enheter det er som kan reagere med hverandre.

– Vi vil vite hvor mye vi trenger for å få i gang en reaksjon og holde den gående. Vi vil ikke at det skal være manko av noe, sier Vogt.

Det er ikke ett gram med et stoff som reagerer med ett gram av noe annet. Det er et visst antall atomer av ulike stoffer som reagerer med hverandre.

Det samme gjelder, i overført betydning, pølse i brød.

– Har du ti pølser og åtte brød, kan du bare lage åtte pølse i brød. Hvis du hadde gått etter vekten, hadde du ikke sett det så tydelig, forklarer Vogt.

Professor Rolf Vogt har et avslappet forhold til Avogadros tall og mol. Men hvert år ser han nye studenter slite. Foto: Eivind Torgersen/UiO

To mol hydrogen kan reagere med ett mol oksygen og danne ett mol vann (H2O). Du får ikke mer vann hvis du bare øker mengden av det ene stoffet.

– Den ligningen er balansert, og da vet man molforholdene selv om man ikke kjenner vekten. Mol har gjort beregningene veldig mye mer håndterlige, sier Vogt.

– Samtidig vet jeg at når jeg har 18 gram vann, så har jeg ett mol vannmolekyler.

Det er fordi ett mol oksygen veier 16 gram og de to molene med hydrogen veier ett gram hver.

Vil du ha flere små og store forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Magisk for noen…

Hvis du går inn i periodesystemet og ser på grunnstoffene der, vil du legge merke til at alle har oppgitt en atomvekt. Eller atommasse, som det strengt tatt heter på fagspråket. Og mol er altså inne i bildet her også.

Hydrogen har for eksempel en atomvekt på 1,008. Det dette tallet egentlig forteller, er den gjennomsnittlige vekten av ett mol hydrogen.

– Det er det som er det magiske ved det, sier Vogt.

Fakta

Ny definisjon fra 2019

Tidligere ble mol definert som antall atomer i 12 gram av isotopen karbon-12.

Fra 20. mai 2019 er det tallet 6,02214076 x 1023 som gjelder for avogadrokonstanten

Den nye definisjonen fører til at et mol ikke lenger er eksakt lik det antall atomer som finnes i 12 gram av karbon-12, men kun en svært god tilnærmet verdi for dette antallet.

Kilde: Store norske leksikon

Grunnen til at atomvektene ikke er helt runde tall, er at atomene finnes i forskjellige isotoper. Det betyr at de ikke har like mange nøytroner i atomkjernen. Et hydrogenatom med ett proton og ett nøytron vil veie dobbelt så mye som et hydrogenatom uten nøytron. Det siste er det vanligste.

– Den massen du finner i periodesystemet, er gjennomsnittsmassen til alle isotopene i det forholdet de finnes på jorda, sier Vogt.

…litt skummelt for andre

Avogadros tall og mol kan skremme mange når de møter dem for første gang. Det erfarer Vogt selv hvert år når han tar imot nye kjemistudenter.

– Det er egentlig ikke så skummelt. Terskelen man må komme over, er egentlig å forstå at dette er enkelt. Det er lett når man kan det, men de kompliserer det altfor mye og gjør det vanskeligere enn det er.

– Det er samme type utregninger du gjør når du lager en kake. Eller hvis du skal ha seks gjester til middag og bruker en oppskrift som er beregnet på to personer. Du ganger opp og deler, sier Vogt.

Han pleier å bruke et eksempel med banankasser. Har du 20 kasser, er det mye enklere å telle og gjøre utregninger med kasser enn med antall enkeltbananer.

– Hvis du vet at en kasse veier 20 kilo, og du har ti kasser, så vet du at du har 200 kilo.

Du kan selvfølgelig også beregne vekten av én banan hvis du vet hvor mange som er i hver kasse, og omvendt, men da blir tallene høyere og kanskje skumlere når du skal lage regnestykker av dem. Hvis det er 83 bananer i kassen, for eksempel, så er jo det et tall som vil være kjekt å unngå.

Så: Istedenfor 83, regner du i kasser. Og istedenfor 6,022 x 1023, regner du med mol.

– Avogadros tall er et antall som du egentlig ikke trenger å forholde deg til, sier Vogt.

Med mindre du er litt nysgjerrig på den italienske kjemikeren.

Hvem var Amedeo Avogadro?

På første halvdel av 1800-tallet etablerte atomteorien seg for alvor. Kjemikere ble mer og mer opptatt av atomvekter. Problemet var at det var store variasjoner i atomvektene de brukte for de ulike grunnstoffene.

For eksempel opererte noen med en atomvekt på 8 for oksygen, mens andre brukte 16.

Ingen skjønte hvorfor. Bare Avogadro, men det var det ingen som hadde fått med seg. Allerede rundt 1810 løste han egentlig problemet, da han skjønte at gassene til hydrogen, oksygen og nitrogen besto av molekyler med to og to atomer koblet sammen.

Uten denne kunnskapen ble det masse rot i utregningene.

Først i 1860, på en internasjonal kjemikonferanse i Karlsruhe, løsnet det. Der møtte nemlig en elev av Avogadro opp med oversatte eksemplarer av skriftene hans. I årene som fulgte gikk lyset opp for de fleste kjemikere, og bare ni år senere ble grunnstoffene endelig organisert i det periodiske system.

Mye takket være Avogadro, som dessverre ikke fikk oppleve det selv. Han døde i 1856 uten den anerkjennelsen han fortjente. Takket være avogadrokonstanten og mol blir han likevel hyllet og brukt hver eneste dag av kjemikere verden over.

Les mer på Titan.uio.no:

Nå er kiloen død – leve den nye kiloen!

Slik er kjemien bak en deilig vaffel

Hvis kjærligheten var en fysisk kraft …