Què és un mol i per què es va inventar
Un mol és simplement una quantitat, un nombre fix de partícules, igual que una dotzena són 12 i una desena són 10. La diferència és que un mol és un nombre enorme: exactament 6,022 × 10²³ entitats, ja siguin àtoms, molècules, ions o electrons.
Per què un nombre tan estrany i no un de rodó? Perquè els àtoms són tan diminuts que en una engruna de matèria hi ha quantitats impossibles de comptar d'un en un. En una simple gota d'aigua hi ha més molècules que estrelles a l'univers observable. El químic necessitava un "paquet" prou gran per treballar amb grams al laboratori, però manejant el nombre real d'àtoms que reaccionen.
Aquest paquet és el mol. Quan dius "un mol d'aigua" estàs dient "6,022 × 10²³ molècules d'aigua", que resulta que pesen 18 grams i caben en una cullerada. El mol és el pont que connecta el món invisible dels àtoms amb la balança que tens al davant.
El nombre d'Avogadro: el pont entre àtoms i grams
El nombre d'Avogadro (o constant d'Avogadro, NA) és justament aquest valor: 6,022 × 10²³ partícules per mol. Des del 20 de maig del 2019 no és una mesura experimental que s'ajusti cada any, sinó un valor definit de manera exacta pel Sistema Internacional: NA = 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹. Per als càlculs de classe n'hi ha prou amb 6,022 × 10²³.
Fixa't en la potència de la idea: és igual la substància. Un mol de ferro, un mol d'oxigen o un mol de sucre tenen tots el mateix nombre de partícules (6,022 × 10²³). El que canvia és quant pesa cada paquet, perquè cada àtom té la seva pròpia massa.
Aquí entra la màgia de la taula periòdica: la massa atòmica que apareix sota cada element (12 per al carboni, 1 per a l'hidrogen, 16 per a l'oxigen) et diu, llegida en grams, el que pesa un mol d'aquests àtoms. És el mateix nombre, canviant la unitat d'"unitats de massa atòmica" a "grams per mol". Aquest és el truc que fa que el mol sigui tan còmode.
La massa molar: quant pesa un mol de cada cosa
La massa molar (M) és el que pesa un mol d'una substància, i es mesura en grams per mol (g/mol). Per a un element, és directament la seva massa atòmica de la taula periòdica. Per a un compost, se sumen les masses de tots els seus àtoms, multiplicant pels subíndexs de la fórmula.
Per exemple, per a l'aigua (H₂O): dos hidrògens (2 × 1) més un oxigen (16) donen 18 g/mol. Aquesta taula resumeix els casos que més surten:
| Substància | Fórmula | Càlcul | Massa molar (g/mol) |
|---|---|---|---|
| Carboni | C | 12 | 12 |
| Aigua | H₂O | 2·1 + 16 | 18 |
| Oxigen (gas) | O₂ | 2·16 | 32 |
| Diòxid de carboni | CO₂ | 12 + 2·16 | 44 |
| Clorur de sodi | NaCl | 23 + 35,5 | 58,5 |
Una dada extra molt útil per als gasos: un mol de qualsevol gas ocupa 22,4 litres en condicions normals (0 °C i 1 atmosfera). És l'anomenat volum molar, i només val per als gasos, mai per a líquids ni sòlids. Amb la massa molar i aquest volum tens gairebé totes les conversions que demana l'examen.
Com passar de grams a mols i a molècules, pas a pas
Gairebé tots els problemes de mol són la mateixa cadena de conversions: grams → mols → partícules. Només necessites dues relacions: n = m / M (mols a partir de la massa) i N = n × NA (partícules a partir dels mols). Anem amb un exemple típic d'examen.
Quantes molècules hi ha en 36 grams d'aigua?
- Calcula la massa molar de l'aigua. H₂O = 2·1 + 16 = 18 g/mol. Sense aquesta dada no pots començar, així que sempre va primer.
- Passa de grams a mols amb n = m / M = 36 / 18 = 2 mols d'aigua. Comprova les unitats: els grams es cancel·len i queden mols.
- Passa de mols a molècules amb N = n × NA = 2 × 6,022 × 10²³ = 1,2 × 10²⁴ molècules. Recorda sumar els exponents: 10²³ multiplicat per un nombre més gran que 10 puja a 10²⁴.
I si et pregunten pels àtoms en lloc de les molècules, un pas més: cada molècula d'aigua té 3 àtoms (2 d'H i 1 d'O), així que serien 1,2 × 10²⁴ × 3 ≈ 3,6 × 10²⁴ àtoms. Aquest últim salt és on més gent s'oblida de multiplicar. El guió "massa molar → mols → partícules" et val per a qualsevol variant del problema.
Errors comuns que et treuen punts a l'examen
Corregint exàmens de Química, les fallades amb el mol es repeteixen curs rere curs, i gairebé cap és de concepte difícil: són de descuit. Vigila aquestes:
- Confondre "mol" amb "molècula". Un mol no és una partícula: en són 6,022 × 10²³. Dir "un mol d'aigua" i "una molècula d'aigua" és com confondre "una dotzena" amb "un ou".
- No multiplicar pels subíndexs. La massa molar de l'aigua és 18, no 17: hi ha dos hidrògens, no un. Aquest descuit arrossega l'error a tot el problema.
- Arrodonir Avogadro a 6 × 10²³. Fes servir sempre 6,022 × 10²³. Arrodonir de més et canvia la tercera xifra del resultat i els correctors ho penalitzen.
- Aplicar els 22,4 L/mol a líquids o sòlids. El volum molar només val per als gasos i en condicions normals. Un mol d'aigua líquida no ocupa 22,4 litres.
- Perdre's amb les potències de deu. En multiplicar per 10²³ cal sumar exponents, no arrossegar el 10²³ tal qual. Escriu sempre la notació científica ordenada.
El truc que valoren els correctors: escriu cada conversió amb les seves unitats i comprova que es cancel·len (els grams amb g/mol, els mols amb mol⁻¹). Un resultat amb les unitats quadrades demostra que entens el que fas, i puntua més que un nombre solt sense desenvolupament.
Quan val la pena un professor particular de Química
El mol és la base de tota l'estequiometria: si no el domines, les reaccions, les dissolucions i els càlculs de gasos es tornen un mur. La bona notícia és que és un concepte que "fa clic" de cop, i moltes vegades n'hi ha prou amb una explicació diferent de la del llibre perquè deixi de ser abstracte.
Si portes setmanes barallant-te amb els grams, els mols i les partícules sense que et quadri, una o dues classes enfocades t'estalvien mesos d'anar a cegues. A Eurekademy pots començar amb una classe particular de Química amb un 50% de descompte a la primera sessió, sense compromís. Una sessió resolent conversions amb tu, corregint el teu plantejament en temps real, sol desencallar tot el tema. Si encaixa, continuem; si no, no passa res.
Preguntes freqüents
Per què el nombre d'Avogadro és 6,022 × 10²³ i no un nombre rodó?
Històricament es va definir perquè un mol d'àtoms de carboni-12 pesés exactament 12 grams, i aquest ajust dona aquest valor concret. Des del 2019 el Sistema Internacional el fixa com una constant exacta (6,022 140 76 × 10²³), independent de qualsevol mesura. No és un nombre triat per caprici, sinó el que fa que les masses atòmiques de la taula coincideixin amb els grams per mol.
Un mol de ferro pesa el mateix que un mol d'aigua?
No. Tots dos tenen el mateix nombre de partícules (6,022 × 10²³), però pesen diferent perquè cada partícula té la seva pròpia massa. Un mol d'aigua pesa 18 grams i un mol de ferro pesa uns 56 grams. El mol compta entitats, no mesura pes: per això dos mols de substàncies diferents gairebé mai pesen el mateix.
Per a què serveix el mol a la pràctica?
Serveix per comptar àtoms i molècules fent servir la balança. En una reacció química, el que importa és quantes partícules reaccionen, no quants grams, però al laboratori només pots pesar grams. El mol tradueix entre els dos mons i fa possible calcular quanta matèria necessites o quant producte obtindràs. És l'eina central de tota l'estequiometria.