嘿！你是不是也被「莫耳」卡關了？

一聽到「莫耳」這兩個字，你是不是也會心頭一緊？腦海裡浮現的不是混亂的公式，就是無從下手的考題？但其實它並沒有這麼恐怖。莫耳其實就是一種數量單位，只是化學家把它用在原子和分子身上。想像你走進手搖飲店，不會說「我要 27 顆珍珠」，而是簡單地說「一份珍珠」。同樣地，一莫耳就是「一份珍珠」的概念。只要抓到這個邏輯，莫耳不再是魔王，而是你最可靠的計算小幫手喔！
 

為什麼要有「莫耳」？因為原子小到沒辦法一顆一顆數

還記得以前講過的量測方法嗎？如果我們想要量測一張A4紙的厚度，但手上工具不夠精細時，可以怎麼做呢？沒錯，我們可以先量測100張A4紙的厚度，再以平均數的方式，取得單張A4紙的厚度。以同樣的方式，如果想測量超小顆的原子重量時，也可以先測量一定數量的原子，再以平均數的方式取得單個原子的重量。

化學家的「一份」到底有多大？認識 6×1023

這時候你一定會想到：原子這麼小顆，想必一次需要測量的原子數量一定很多吧？
沒有錯！因此科學家們提出了「莫耳(mole)」這個計量單位。先以1莫耳個原子的數量去測量總重量後，再以平均數的方式計算出單個原子的重量。為了讓同學們更熟悉莫耳，我們列舉了生活中常見的計量單位做為比較。



從以上的圖例，我們可以清楚地了解到不同計量單位所對應的個數是多少。其中莫耳的數量是遠大於其他計量單位的!有6×1023個這麼多! 科學家為了更方便表達原子的重量，便以「莫耳」這個計量單位來進行重量的計算。
 

戰鬥前的準備：看懂你的「裝備」數值 （原子量與分子量）

原子量：每個原子的「基本體重」，直接查表

在開始計算原子的重量前，我們需要先複習如何取得個原子的原子量。從元素週期表中，便可以查到我們所需的資訊。下圖標示出了我們常用的三個原子：碳(C)、氫(H)、氧(O)，在元素週期表的位置與其對應的原子量。


圖片出處: 桌遊設計融入化學課程–以元素週期表概念為例

“你可能會發現：原子量有小數點，其原因是大自然界中有同位素的存在，因此科學家在計算原子量時，會以加權平均數的方式處理。但國高中階段以整數來理解與計算即可。”

分子量：整個隊伍的「總戰力」，用加法搞定

我們再進一步了解分子量的計算。分子(化合物)是由不同種類的原子、以固定的比例組合而成。分子量即是由一個個的原子所累計得到的。以下使用葡萄糖分子(C6H12O6)為例計算。



一個葡萄糖分子包含六個碳、十二個氫、六個氧，各自乘上相對應的原子量後，我們可以得到以下計算式：
葡萄糖分子量=6×12+12×1+6×16=180
 

必殺技！破解莫耳計算的「黃金三角」公式

第一招：「個數」與「份數」的換算 (個數  莫耳數)

以生活中的計量單位來練習：一箱飲料中有24個，如下圖所示，「箱」跟「個數」之間的數學關係轉換可以用乘/除24來做計算。



「莫耳」跟「個數」之間的數學關係也是如此，如上圖所示，1莫耳為6×1023個，則2莫耳就等於2×(6×1023)個。

第二招：「重量」與「份數」的換算 (重量  莫耳數)

我們繼續以飲料為例，若一箱飲料的重量為3000公克，則如下圖所示，「箱」跟「重量」之間的數學關係轉換可以用乘/除3000來做計算。



「莫耳」跟「重量」之間的數學關係，則是以乘/除原子量或分子量來計算。以1莫耳碳原子來說，因為原子量為12，所以1莫耳碳原子的重量為1×12=12公克。再以1莫耳葡萄糖分子舉例，因為分子量為180，因此1莫耳葡萄糖分子的重量為1×180=180公克。

統整：莫耳計算的關係轉換式

綜合上述兩個招式，其實莫耳大魔王的計算就是三個框框之間的轉換。只要我們能獲得一個框框的資訊，便能輕鬆計算出其他框框中的數值。



那麼我們就來實戰看看吧!
 

下場打怪！精選兩大經典「莫耳」題型 

基礎題型一：給你「重量」，求「莫耳數」

題目：若現在有一杯36克的純水(H2O)，請計算它為幾莫耳？



流程如上圖。首先我們必須判斷題目給的資訊是屬於哪一個框框：「36克」是屬於「重量」的資訊，所以我們第一步就是把36克填入。接著確認題目要求的為哪個框框：「幾莫耳」是屬於「莫耳」這個框框的資訊。因此第二步要計算水分子量；再到第三步，將重量除以分子量來取得莫耳數=36÷18=2莫耳。

進階題型二：給你「重量」，求「個數」

題目：化學實驗的產物有22公克的二氧化碳(CO2​)，請問這包含了幾個二氧化碳分子？



流程如上圖。判斷題目給的資訊是屬於哪一個框框：「22克」是屬於「重量」的資訊，所以第一步把22克填入。接著確認題目要求的為哪個框框：「幾個分子」是屬於「個數」這個框框的資訊。因此第二步要先計算二氧化碳分子量(為44)；再到第三步，將重量除以分子量來取得莫耳數=2244=0.5莫耳。第四步，再把莫耳乘上(6×1023)後，就可以取得二氧化碳分子的個數為0.5×(6×1023) = 3×1023個。
 

攻略總結：三句話記住莫耳是什麼

• 莫耳是化學版的「一份」或「一打」，是個計量單位。
• 一莫耳個原子(分子)的重量為它的原子量(分子量)公克。（這是最重要的觀念！）例如：一莫耳碳原子的重量為12公克。
• 解題時善用「黃金三角」關係轉換式，換算輕鬆搞定！

 

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課後提問區 (FAQ)

Q1: 原子量/分子量到底有沒有單位？

同學可能會覺得奇怪，「重量不是應該有單位嗎？」其實原子量或分子量是一種「相對值」。科學家以碳-12為標準，以比例計算出其他原子量，所以本身沒有單位；就像數學所學的比值，也是沒有單位的唷！但當我們把它放到「莫耳」的概念裡時，就會轉換成「公克/莫耳」這樣的單位。舉例來說，碳的原子量是 12，代表 1 莫耳碳原子的重量是 12 g。

Q2: 亞佛加厥數 (6.02×1023) 這個數字要背嗎？

是的，這是基本必背的數字，就像乘法表一樣常用。不過你只需記得6×1023就夠了。有時考題甚至會直接告訴你這個數字，所以不用太焦慮！(其實一直反覆算到段考前，默默地就會記起來了~~~)

Q3: 學這個到底要幹嘛？會考真的會考嗎？

當然會！「莫耳」是後續展開化學反應計算的基礎，也是國中理化的必考觀念之一。除了考試之外，它其實也和生活有關：在一些醫藥品產品的標示中，會出現和莫耳相關的劑量單位（像是莫耳濃度 M），用來精確描述成分的濃度。

延伸閱讀｜【掌握國中理化關鍵基礎】原子、分子怎麼分？一篇搞懂理化微觀世界與化學式！