Посмотрим теперь на химические соединения. Моль воды Н2О (18 г, 18 см3 — примерно столовая ложка) в объёме спичечного коробка помещается легко, как и моль диоксида кремния SiO, в виде кварца (60 г, 22,4 см3), а вот моль поваренной соли NaCl (58,5 г, 27 см3) помещается уже с трудом (и то если соль находится в виде одного большого кристалла, а не мелких крупинок, объём которых намного больше). Моль почти никаких других соединений, за очень редкими исключениями, в спичечный коробок не запихнёшь.
Действительно, моль питьевой соды имеет массу 84 г, а объём 38,9 см3, моль медного купороса CuSО4- 5Н2О (250 г) имеет объём 110 см3, моль сахара С12Н22О11 (342 г) — 215 см3, моль хлорофилла а (893,5 г) — уже около 1 дм3. Огромны массы и объёмы одного моля природных и синтетических полимеров, которые представляют собой длинную цепочку из небольших соединённых друг с другом молекул. И чем длиннее цепочка, тем больше масса моля.
Так, в 1994 году биохимики полностью расшифровали структуру сравнительно простого белка; его цепочка представляет собой примерно 170 соединённых небольших молекул (они называются аминокислотами).
Молекулярная масса этого белка была равна 23896, следовательно, 1 моль имел бы массу почти 24 кг! Неизмеримо более «тяжёлым» был бы моль вещества наследственности — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), молекулярная масса которой может исчисляться миллиардами!
То есть 1 моль весил бы миллиард граммов, или тысячу тонн, и для его перевозки потребовался бы целый железнодорожный состав из десятков грузовых вагонов… Но препараты ДНК выделяют в микроскопических количествах, и никто их на моли не считает.
Теперь понятно, зачем химики ввели моль. Моль — очень удобная величина для разнообразных химических расчётов.
Например, нужно узнать, сколько железной руды состава Fe2О3 потребуется для получения определённого количества железа (потерями и примесями в руде для простоты пренебрегаем).
Запишем ещё раз уравнение реакции восстановления руды углеродом (в виде кокса): 2Fe2О3+3C = 4Fe + 3CО2. В соответствии с этим уравнением 2 моль оксида железа дают 4 моль железа.
Моль железа — это округлённо 56 г, моль углерода — 12 г, моль кислорода (в виде атомов) — 16 г, моль оксида железа — 56 • 2 + 16 • 3 = 160 г. Итак, в соответствии с уравнением реакции 2 • 160 = = 320 г руды могут дать 4 • 56 = 224 г железа. Очевидно, что 320 тонн руды дадут 224 тонны железа, 320 тысяч тонн руды дадут 224 тысячи тонн железа и т. д. Другой пример.
Мы хотим надуть воздушный шарик объёмом 6 л водородом.
Водород можно получить при взаимодействии цинка с серной кислотой. Много ли потребуется цинка?
(Предполагаем, что в кислоте у нас недостатка нет.) Запишем уравнение реакции получения водорода: Zn + H2SО4 = 2nSО4 + Н2. Из этого уравнения следует, что 1 моль цинка (65 г) позволяет получить 1 моль водорода. Мы знаем, что моль водорода при нормальных условиях занимает объём 22,4 л, а при обычных условиях — примерно 24 л. Значит, нам нужно получить 6 : 24 = 0,25 моль водорода, а для этого необходимо растворить в кислоте 0,25 моль цинка или чуть больше 16 г. Таким образом, моль помогает проводить самые разнообразные расчёты.