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मोल संकल्पना, मोलर द्रव्यमान और रासायनिक सूत्र

परमाणु इतने छोटे हैं कि एक-एक गिनना नामुमकिन है, इसलिए रसायनज्ञ उन्हें तौलकर गिनते हैं। परमाणु द्रव्यमान u में होता है; 1 u = कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12। एक मोल = 6.022 × 10²³ कण, और उसका ग्राम में द्रव्यमान u वाले सूत्र द्रव्यमान के बराबर। मोल से हम यौगिक में हर तत्व का प्रतिशत निकालते हैं, और प्रतिशत से उल्टा चलकर मूलानुपाती और आण्विक सूत्र।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. तराज़ू पर एक कार्बन-12 परमाणु रखो। वह ठीक 12 u है। उसका 1/12 भाग = 1 u। हाइड्रोजन लगभग 1 u, ऑक्सीजन लगभग 16 u।
  2. पानी का अणु बनाओ: 2 हाइड्रोजन, 1 ऑक्सीजन। द्रव्यमान जोड़ो: 2 × 1 + 16 = 18 u।
  3. दर्जन = 12 चीज़ें। मोल = 6.022 × 10²³ चीज़ें। 1 मोल पानी = 18 g — वही संख्या 18, अब ग्राम में।
  4. 18 g पानी को बाँटो: 2 g हाइड्रोजन और 16 g ऑक्सीजन। प्रतिशत में 11.1% और 88.9%।
  5. ग्लूकोज़ C₆H₁₂O₆ है। हर संख्या को 6 से भाग दो: CH₂O। यह सबसे सरल अनुपात मूलानुपाती सूत्र है; असली अणु इसका 6 गुना।
  6. अब खेलो: पदार्थ और द्रव्यमान चुनो। मोल और कणों की संख्या बदलती देखो। हर हरा घन = 0.25 मोल।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

मानक के रूप में कार्बन-12 ही क्यों?

कार्बन-12 आम, स्थिर और मास स्पेक्ट्रोमीटर से सटीक मापने में आसान है। इसे ठीक 12 u रखने से ज़्यादातर परमाणु पूर्ण संख्या के करीब आते हैं।

आण्विक द्रव्यमान और मोलर द्रव्यमान में क्या अंतर?

आण्विक द्रव्यमान = एक अणु का u में (पानी 18 u)। मोलर द्रव्यमान = एक मोल का ग्राम में (पानी 18 g)। संख्या वही, मात्रक और पैमाना अलग।

6.022 × 10²³ इतनी अजीब संख्या क्यों?

यह ठीक 12 g कार्बन-12 में परमाणुओं की संख्या है। इसे ऐसे चुना कि u और ग्राम के मान मिल जाएँ। 2019 से यह बिल्कुल तय है।

क्या प्रतिशत का योग हमेशा 100 होता है?

हाँ, अगर हर तत्व गिना हो। कम आए तो बाकी भाग आमतौर पर ऑक्सीजन है, जो अंतर से निकाली जाती है।

क्या दो अलग यौगिकों का मूलानुपाती सूत्र एक हो सकता है?

हाँ। एसिटिलीन C₂H₂ और बेंज़ीन C₆H₆ दोनों का CH। अलग पहचानने के लिए मोलर द्रव्यमान चाहिए।

क्या 1 मोल पानी और 1 मोल नमक का द्रव्यमान बराबर है?

नहीं। दोनों में 6.022 × 10²³ कण हैं, पर पानी 18 g और NaCl 58.5 g। 3D में पदार्थ बदलकर देखो।

परमाणु द्रव्यमान और परमाणु द्रव्यमान इकाई

एक परमाणु ग्राम में तौलने के लिए बहुत हल्का है (हाइड्रोजन परमाणु ≈ 1.67 × 10⁻²⁴ g)। इसलिए परमाणुओं की तुलना एक मानक से करते हैं: कार्बन-12 परमाणु, जिसका द्रव्यमान ठीक 12 u माना गया (एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई, पुराना नाम amu)।

1 u = एक कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 = 1.66 × 10⁻²⁴ g।

इस पैमाने पर H = 1.008 u, O = 16.00 u, Na = 23 u, Cl = 35.5 u।

औसत परमाणु द्रव्यमान

ज़्यादातर तत्व समस्थानिकों (एक ही तत्व के अलग द्रव्यमान वाले परमाणु) का मिश्रण हैं। सारणी में भारित औसत लिखा होता है। क्लोरीन: 75% ³⁵Cl और 25% ³⁷Cl → (0.75 × 35) + (0.25 × 37) = 35.5 u। इसीलिए 35.5 पूर्ण संख्या नहीं।

आण्विक द्रव्यमान और सूत्र द्रव्यमान

आण्विक द्रव्यमान = अणु के सब परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमानों का योग।

NaCl जैसे आयनिक यौगिक अलग अणु नहीं बनाते; वे आयनों का बड़ा 3D जाल बनाते हैं। उनके लिए सूत्र द्रव्यमान: NaCl = 23 + 35.5 = 58.5 u।

मोल और आवोगाद्रो संख्या

मोल पदार्थ की मात्रा का SI मात्रक है। एक मोल में ठीक 6.022 140 76 × 10²³ कण (परमाणु, अणु, आयन या इलेक्ट्रॉन) होते हैं। यह आवोगाद्रो स्थिरांक NA है।

यह दर्जन (12) जैसा गिनती का शब्द है, बस बहुत बड़ा। 6.022 × 10²³ रेत के दाने पूरे भारत को कई मीटर गहरा ढक देंगे।

हमेशा बताओ कौन-सा कण: 1 मोल O₂ अणुओं में 2 मोल O परमाणु।

मोलर द्रव्यमान

मोलर द्रव्यमान (M) = पदार्थ के एक मोल का ग्राम में द्रव्यमान। इसकी संख्या u वाले परमाणु/आण्विक/सूत्र द्रव्यमान के बराबर।

तीन मुख्य सूत्र

n = m ÷ M (मोल = द्रव्यमान ÷ मोलर द्रव्यमान)
N = n × NA (कण = मोल × आवोगाद्रो संख्या)
STP (273 K, 1 bar) पर 1 मोल गैस = 22.7 L (1 atm पर 22.4 L, पुरानी किताबों में)।

प्रतिशत संघटन

प्रतिशत संघटन बताता है कि यौगिक के 100 g में हर तत्व कितना है। शुद्धता जाँचने में काम आता है।

तत्व का द्रव्यमान % = (1 मोल में उस तत्व का द्रव्यमान ÷ मोलर द्रव्यमान) × 100

पानी: H = (2 ÷ 18) × 100 = 11.11%, O = (16 ÷ 18) × 100 = 88.89%। कुल हमेशा 100।

एथेनॉल C₂H₅OH (M = 46): C = 52.2%, H = 13.0%, O = 34.8%।

मूलानुपाती और आण्विक सूत्र

मूलानुपाती सूत्र परमाणुओं का सबसे सरल पूर्ण-संख्या अनुपात बताता है। आण्विक सूत्र एक अणु में परमाणुओं की असली संख्या।

यौगिकआण्विकमूलानुपाती
ग्लूकोज़C₆H₁₂O₆CH₂O
बेंज़ीनC₆H₆CH
पानीH₂OH₂O

चरण: % से सूत्र

  1. 100 g मानो, हर % ग्राम बन जाता है।
  2. ग्राम को मोल में बदलो: परमाणु द्रव्यमान से भाग।
  3. हर मोल मान को सबसे छोटे से भाग दो।
  4. 1.5 या 1.33 जैसे मान आएँ तो सबको 2 या 3 से गुणा करो। यही मूलानुपाती सूत्र।
  5. n = मोलर द्रव्यमान ÷ मूलानुपाती सूत्र द्रव्यमान। आण्विक सूत्र = n × मूलानुपाती सूत्र।

करके देखो

3D में पानी चुनो, 18 g फिर 36 g रखो। देखने से पहले मोल का अंदाज़ा लगाओ। घर पर एक चम्मच चीनी (लगभग 4 g C₁₂H₂₂O₁₁, M = 342) तौलो और अणु गिनो: लगभग 7 × 10²¹।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. क्लोरीन में 75.77% ³⁵Cl (34.97 u) और 24.23% ³⁷Cl (36.97 u) है। औसत परमाणु द्रव्यमान निकालो।

पंक्ति 1: 0.7577 × 34.97 = 26.50। पंक्ति 2: 0.2423 × 36.97 = 8.96। पंक्ति 3: योग = 35.46 u ≈ 35.5 u।

2. ग्लूकोज़ C₆H₁₂O₆ का आण्विक द्रव्यमान और CaCO₃ का सूत्र द्रव्यमान (Ca = 40) निकालो।

पंक्ति 1: C₆H₁₂O₆ = 72 + 12 + 96 = 180 u। पंक्ति 2: CaCO₃ = 40 + 12 + 48 = 100 u।

3. 36 g पानी में कितने मोल और कितने अणु?

पंक्ति 1: M(H₂O) = 18 g mol⁻¹। पंक्ति 2: n = 36 ÷ 18 = 2 mol। पंक्ति 3: N = 2 × 6.022 × 10²³ = 1.2044 × 10²⁴ अणु।

4. कार्बन के 3.011 × 10²³ परमाणुओं का द्रव्यमान?

पंक्ति 1: n = 3.011 × 10²³ ÷ 6.022 × 10²³ = 0.5 mol। पंक्ति 2: m = 0.5 × 12 = 6 g।

5. 88 g CO₂ में कितने ऑक्सीजन परमाणु?

पंक्ति 1: n(CO₂) = 88 ÷ 44 = 2 mol। पंक्ति 2: हर CO₂ में 2 O → n(O) = 4 mol। पंक्ति 3: O परमाणु = 4 × 6.022 × 10²³ = 2.409 × 10²⁴।

6. एथेनॉल C₂H₅OH का प्रतिशत संघटन निकालो।

पंक्ति 1: M = 24 + 6 + 16 = 46 g mol⁻¹। पंक्ति 2: %C = 24/46 × 100 = 52.17%। पंक्ति 3: %H = 6/46 × 100 = 13.04%। पंक्ति 4: %O = 16/46 × 100 = 34.78%। कुल = 100%।

7. एक यौगिक में 4.07% H, 24.27% C, 71.65% Cl है; मोलर द्रव्यमान 98.96 g। मूलानुपाती और आण्विक सूत्र निकालो।

पंक्ति 1: 100 g में: H 4.07 g, C 24.27 g, Cl 71.65 g। पंक्ति 2: मोल: H 4.04; C 2.021; Cl 2.021। पंक्ति 3: 2.021 से भाग: H 2, C 1, Cl 1 → CH₂Cl (द्रव्यमान 49.48)। पंक्ति 4: n = 98.96 ÷ 49.48 = 2। पंक्ति 5: आण्विक सूत्र = C₂H₄Cl₂।

8. एक हाइड्रोकार्बन में 85.7% C और 14.3% H; मोलर द्रव्यमान 42 g mol⁻¹। सूत्र निकालो।

पंक्ति 1: C 85.7/12 = 7.14 mol; H 14.3 mol। पंक्ति 2: 7.14 से भाग: C 1, H 2 → CH₂ (14)। पंक्ति 3: n = 42 ÷ 14 = 3। पंक्ति 4: आण्विक सूत्र = C₃H₆।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. 1 u की परिभाषा:
2. 1 मोल पदार्थ में अणुओं की संख्या:
3. 22 g CO₂ में मोल:
4. बेंज़ीन C₆H₆ का मूलानुपाती सूत्र:
5. पानी में ऑक्सीजन लगभग:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

मोल आसान शब्दों में क्या है?

छोटे कणों को गिनने की इकाई: 1 मोल = 6.022 × 10²³ कण, जैसे 1 दर्जन = 12 चीज़ें।

ग्राम को मोल में कैसे बदलें?

द्रव्यमान को मोलर द्रव्यमान से भाग दो: n = m ÷ M।

मूलानुपाती और आण्विक सूत्र में क्या अंतर है?

मूलानुपाती = परमाणुओं का सबसे सरल अनुपात; आण्विक = एक अणु में असली संख्या, जो मूलानुपाती का पूर्ण गुणज है।

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