La mole è una quantità di sostanza che contiene un numero di particelle (atomi, molecole o ioni) uguale al numero di atomi presenti in 12 g di carbonio-12 (¹²C).

Questo numero si chiama numero di Avogadro e vale 6,022 · 10²³.

Ciò significa che una mole di atomi corrisponde a 6,022 · 10²³ atomi, una mole di molecole corrisponde a 6,022 · 10²³ molecole, una mole di ioni corrisponde a 6,022 · 10²³ ioni.

In altre parole, in una mole c’è sempre lo stesso numero di particelle, a prescindere dal loro tipo. Non importa che una sostanza sia formata da singoli atomi (come l’elio), da molecole (come l’ossigeno) o da ioni (come il cloruro), perché in ogni caso in una mole di qualsiasi sostanza ci sono 6,022 · 10²³ particelle di quella sostanza.

Per chiarire questo concetto, pensiamo a un paio di scarpe. Un paio di scarpe è sempre formato da un numero fisso di scarpe, cioè due, indipendentemente dal fatto che si tratti di scarpe da ginnastica, da passeggio o da sera. Per le moli vale lo stesso discorso, però con le particelle.

Il simbolo della mole è mol:

1 mol = 6,022 · 10²³

È importante ricordarsi che una mole di sostanze diverse non presenta la stessa massa:

Mole, massa molare e volume molare

La massa di una mole si chiama massa molare (M).

La massa molare di una sostanza è uguale alla sua massa atomica relativa o alla sua massa molecolare relativa (a seconda che la sostanza sia formata da atomi o da molecole) ed è espressa in g/mol.

Ad esempio, il monossido di carbonio (formula chimica CO) ha una massa molecolare relativa di 28, per cui la sua massa molare è 28 g/mol.

Ecco la massa molare di alcune sostanze:

Invece il volume occupato da una mole si chiama volume molare (V_m). In condizioni normali (cioè alla temperatura di 0° C e alla pressione di 1 atm) la mole di una sostanza allo stato gassoso occupa sempre un volume di 22,4 L.

Calcoli che possiamo fare con la mole

Utilizzando le moli, possiamo ottenere varie informazioni riguardo alla quantità di una sostanza:

• numero di particelle
• numero di moli
• massa
• volume

Numero di particelle

Per conoscere il numero di particelle contenute in una certa quantità di sostanza, bisogna moltiplicare il numero di moli (n) di tale quantità per il numero di Avogadro (N_A):

Numero\ di\ particelle=n\ ·N_A

Immaginiamo ad esempio di avere 0,600 mol di oro (Au):

Numero\ di\ particelle_{(Au)}=0,600\ mol\ ·\frac{6,022\ ·{10}^{23}}{mol}=3,61\ ·{10}^{23}

Ciò significa che in 0,600 mol di oro ci sono 3,61 · 10²³  particelle, che in questo caso sono atomi, dato che l’oro è formato da atomi.

Siccome in una mole di qualunque sostanza c’è sempre lo stesso numero di particelle, anche in 0,600 mol di acido nitrico (HNO₃) ci sarebbero 3,61 · 10²³  particelle, che però in questo caso sarebbero molecole, dato che l’acido nitrico è formato da molecole e non da atomi.

Numero di moli

Per sapere a quante moli corrisponde una certa quantità di sostanza, cioè per conoscere il numero di moli (n) presente in essa, bisogna dividere la massa in grammi della quantità della sostanza (m) per la sua massa molare (M):

n=\frac{m}{M}

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare il numero di moli di 10,0 g di ammoniaca (NH₃):

n_{NH_3}=\frac{10\ g}{17,031\ \frac{g}{mol}}=0,587\ mol

Ciò significa che in 10,0 g di ammoniaca ci sono 0,587 mol.

Da dove abbiamo ricavato però la massa molare? La massa molare è uguale alla massa molecolare relativa (MM), che otteniamo sommando le masse atomiche relative di ogni elemento del composto:

MM_{NH_3}=14,007+3\ ·1,008=17,031

Massa

Per conoscere la massa (m) in grammi di una quantità di sostanza, è sufficiente moltiplicare il numero di moli (n) per la massa molare (M).

In altre parole, basta invertire la formula di prima:

m=n\ ·M

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare la massa di 0,500 g di argento (Ag):

m_{Ag}=0,500\ mol\ ·107,868\ \frac{g}{mol}=53,9\ g

Anche qui ricaviamo la massa molare dalla massa molecolare relativa dell’argento, che corrisponde a 107,868.

Volume

Per conoscere il volume (V) occupato in condizioni normali (cioè alla temperatura di 0° e alla pressione di 1 atm) da un certo numero di moli (n), bisogna moltiplicare tale numero per il volume molare (V_m):

V=n\ ·V_m

In altre parole, se moltiplichiamo il volume molare, cioè il volume occupato da una singola mole, per il numero di moli di una quantità di sostanza, otteniamo il volume complessivo occupato da tale quantità in condizioni normali.

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare il volume occupato da 1,25 mol di metano, ricordandoci che il volume molare di una sostanza allo stato gassoso, come appunto il metano, corrisponde sempre a 22,4 L:

V_{CH_4}=1,25\ mol\ ·22,4\ \frac{L}{mol}=28,0\ L