مول و عدد آووگادرو را چطور تعریف می‌کنند؟

مجید جویا: همه ما به طور شهودی می‌دانیم که یک متر یا یک ثانیه چیست، و حتی یک شمع (واحد درخشندگی) هم واحدی سرراست به نظر می‌رسد. ولی مول متفاوت است، احتمالا پیچیده‌ترین استانداردهای متریک است و درک آن از همه سخت‌تر.

به گزارش پاپ‌ساینس، اساسا یک مول مقدار یک ماده را نشان می‌دهد، ولی این اندازه‌گیری را به شیوه هوشمندانه‌ای انجام می‌دهد. فرض کنیم که می‌خواهید کلسیوم‌سولفاید را به طور صنعتی تولید کنید، و در یک صنعت شدیدا رقابتی کار می‌کنید که در آن نمی‌توان به هیچ وجه کلسیوم یا گوگرد را هدر داد. این امر به این معنی است که نیاز دارید مقدار دقیق مورد نیاز از هر کدام از مواد اولیه را بدانید. ولی تعریف مقدار در اینجا کار ساده‌ای نیست، چرا که اتم گوگرد، نوترون‌ها و پروتون‌های کمتری به نسبت اتم کلسیوم دارد و در نتیجه جرم کمتری در مقایسه با آن خواهد داشت. در نتیجه اگر ده کیلوگرم از هر یک داشته باشید، در عمل مقداری اتم گوگرد بیش از نیاز خود خریداری کرده‌اید.

مول این مشکل را حل می‌کند: این واحد راهی برای تبدیل از کیلوگرم (یا هر چیز دیگر) به مقداری از X که برای واکنش با Y لازم است به شما می‌دهد. در این مورد، شما باید یک مول از هر یک از این دو عنصر را با هم ترکیب کنید تا محصول بهینه را داشته باشید.

تعریف بین المللی یک مول، در گذشته بر مبنای عناصر معمولی مانند اکسیژن و هیدروژن قرار گرفته بود، ولی از سال 1960، دانشمندان یک مول را دقیقا برابر با تعداد اتم‌های موجود در 12 گرم از اتم کربن12 در نظر گرفتند. ولی این تعریف برخی از مشکلات را نشان نمی‌دهد: چیزها را پنهان می‌کند.

احتمالا با شنیدن کلمه مول یک عدد را از شیمی دبیرستان به خاطر آورده‌اید، عدد آووگادرو که به عنوان یک مول شناخته می‌شود؛ یک مول همواره 6.022141793... x 1023 ذره از هر چیز است. برای درک بهتر از این عدد بگذارید مثالی بزنیم: با شمردن یک اتم در هر ثانیه که تقریبا معادل 30 میلیون اتم در هر سال خواهد بود، شمردن چنین عددی نزدیک به 20 میلیون میلیارد سال به طول خواهد انجامید که یک میلیون برابر بیش از عمر جهان است! در نتیجه به رغم این که شاید بدانید دقیقا یک مول از اتم کربن در دست دارید، ولی هیچ ایده‌ای از این که تعداد این اتم‌ها چند تاست ندارید: چون این که ارقام بعد از سه نقطه در عدد فوق چه هستند، تنها یک حدس است.

علاوه بر آن، اگر در تمام این مدت شک داشتید که مول به نظر زائد می‌رسد (از آنجا که که «تعداد یک چیز» تا حد بسیار زیادی مشابه «جرم یک چیز» است)، به نکته درستی فکر می‌کنید. در حقیقت، مسائل مرتبط با شمارش اتم‌ها به مشکلات بزرگ‌تری در ارتباط با تعریف یک استاندارد پایه دیگر منجر می‌شوند: کیلوگرم.