Make your own free website on


The Mole

I  Chemical measurements
    A.  atomic mass and formula mass
        1.  amu used to measure the mass of an atom or compound
        2.  measured relative to the mass of C-12 , a standard
        3.  formula mass - sum of the atomic masses of all atoms in a compound
    B.  what is a mole?
        1.  amu is the mass of one atom or molecule
        2.  this quantity is not practical
        3.  chemists need the mass in grams
        4.       H                   O                  atom ratio
                1 amu            16 amu                   1:1
                 1 g                 16 g                        ?:?  <--   chemists needed to know
        5.  experimentally determined to be 6.02x1023  (based on C-12)
        6.  called a mole (mol)
        7.  the mass in grams of 1 mole of any substance is numerically equal to its    atomic mass or formula mass
        8. the chemist's dozen
    C.  what's in a mole
1.  atoms - 1 mole of an element (ex. Fe) = 6.02x1023  Fe atoms
        2.  molecules - 1 mole of H2O contains:
              a.  1 mole (6.02x1023) of H2O molecules
              b.  3 moles of atoms
              c.  2 moles of hydrogen atoms
              d.  1 mole of oxygen
    3.  formula units - 1mole of CaCl2
              a.  1 mole of CaCl2 formula units
              b.  3 moles of ions
              c.  1 mole of Ca ions
              d.  2 mole of Cl ions
    D.  Avogadro's number
        1.  6.02x1023
        2.  symbol -N
        3.  named after Amadeo Avogadro Italian chemist and physicist
        4.  an enormous number - 6.02x1023 grains of rice would cover the land mass of Earth to a depth of 75 meters
    E.  molar mass
        1.  the mass of 1 mole of a substance
        2. molar mass determined from its atomic mass or formula mass

II  Mole Conversion
    A.  mass and mole
        1.  mole:  measures both mass, number, and volume of particles
        2.  central unit in converting from one measurement to another
             a.             grams------------------------------> moles
                                                   molar mass

                              g    x               
 1mol           =        mol
                                                 molar mass (g)

             b.                                  molar mass
                              moles ----------------------------->   grams

                              mol x         
 molar mass(g)   =      grams
                                                      1 mol

    B.  particles and moles
        1.  do not use molar mass but rather Avogadro's number:  6.02x1023
            a.                particles ---------------------------->        moles
                                                 Avogadro's number

                               particles      x       
1 mol                  =   moles
                                                  6.02x1023 (particles)

            b.                            Avogadro's number
                              mol -------------------------------->        particles
                              mol   x     
6.02x1023 (particles)    =   particles
                                                      1 mol

    C.  multistep conversions
        1.                                                    Avogadro's number
                mass   ---------------------> mol  -------------------->              particles
                              molar mass
               g       x     
1mol              x          6.02x1023 (particles)    =   particles
                            molar mass (g)                     1 mol

        2.                                                                         molar mass
                particles ------------------->          mol       -------------------->       mass
                              Avogadro's number
                particles   x             
1 mol              x           molar mass(g)   =    grams
                                      6.02x1023 (particles)                  1 mol

    D.  moles and gases
        1.  1 mole of any gas at the 0 degrees C and 1 atmosphere of pressure (standard conditions) occupies  22.4 L of  volume
        2.  22.4 L called the molar volume
        3.  used to convert between the volume of gas and moles, particles, and mass of a gas at STP
                                               mass                                     particles


1 mol    or    22.4 L   <---  conversion factor
                                                            22.4 L          1 mol     


III  Empirical and Molecular Formulas
    A.  percentage composition
        1.  the mass of each element in a compound compared to the entire mass of the compound and multiplied by 100%
        2.  indicates the mass made up by each element in the compound
        3.  determined in two ways
              a. chemical formula
                  1.  calculate the molar mass using the chemical formula of the compound  CaCl2
                                                    Ca  1  x  40.1   =  40.1
                                                    Cl   2  x  35.5   = 
                                                                                  111. 1    molar mass
                  2.  divide the individual mass of each element by the molar mass
40.1  =  .361

71.1   =  .640

                  3.  multiply each calculation by 100%
                                                     Ca   .361 x 100% = 36.1%
                                                     Cl    .640 x 100% = 64.0%
              b.  experimental analysis
1.  measure the mass of a compound sample
                  2.  chemically decompose the compound into its individual 
                  3.  measure the mass of each element
                  4.  divide each individual mass by the sample mass and 
                    multiple by 100%
    B.  determining empirical formula
        1.  empirical formula:  simplest whole-number ratio of the atoms of the elements in a compound
        2.  use percent composition
              a.  compound      Ca  36.1% Cl    64.1%
              b.  convert % -->  grams
                   1.  assume a 100g sample
                   2.  allows you to change label from % to grams
                   3.   Ca  36.1%  --->  36.1g
                         Cl    64.1% --->  64.1g
              c.  convert grams to mol
                         Ca   36.1g x 
1mol  =  .900 mol

                         Cl   64.1g  x 
1mol =   1.81mol
                                                35.5 g
              d.  divide each mol value by the smallest mol value
.900mol  = 1
                                900mol             <---- mol ratio
1.80mol  =  2
              e.  combine the mol ratio with the symbol CaCl2

    C.  determining molecular formula
        1.  molecular formula: the actual number of atoms of each element in a molecular compound
        2.  always a whole-number multiple of the empirical formula
        3.  determined by dividing the molar mass by the empirical formula mass
              a.  molar mass is determined experimentally
              b.  empirical formula mass determined just as described above for molar mass (section IIIa)
        4.  answer indicates how many times more atoms of each element there are in the molecular formula