Как да изчислим моларната маса

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Изчисляването на моларната маса е от съществено значение за извършване на всяко стехиометрично изчисление, включващо масата или обема на химичните съединения. Това включва изчисления, свързани както с химичните реакции, така и със състава на различните видове съединения, известни на науката.

Какво е моларна маса?

Както подсказва името му, моларната маса не е нищо повече от масата на един мол атоми, молекули или формулни единици. Това означава, че представлява сумата от масите на числото на Авогадро на тези частици или, което е същото, на 6 022,10 23 частици.

Моларната маса се изразява в единици маса на мол или маса на мол -1 . Най-често използваните единици в научната област и в повечето страни, които са приели Международната система от единици, са g/mol.

Има обаче други единици, които често се използват в инженерството, като kg/mol; В страни като Съединените щати и Либерия, където се използва имперската система от единици, често се използва lb/lb-mol.

Стъпки за изчисляване на моларна маса

Изчисляването на моларната маса е много просто. Всичко, от което се нуждаем, е да съберем моларните маси на всички атоми, които изграждат едно химично вещество. За целта се нуждаем само от периодична таблица и знаем химичната формула на веществото. По-долу са стъпките, необходими за изчисляване на моларната маса на всяко съединение или химическо вещество.

Стъпка 1: Напишете химичната формула и определете какви елементи присъстват

Химичните вещества, както елементи , така и химични съединения, могат да бъдат представени с различни видове химични формули. В най-простия случай формулата е просто подреден списък на елементите, които изграждат веществото, заедно с броя на атомите на всеки елемент, които присъстват.

Въпреки това, има случаи, когато са представени структурни формули, които затрудняват изчисляването на моларната маса, така че е за предпочитане да се преобразуват такива структурни формули в по-лесни за четене молекулни формули.

Пример:

Следващата фигура показва структурната формула на натриев 2-оксопропаноат. Тъй като структурата е написана, е трудно да се определи моларната маса, така че първата стъпка е да се вземе структурната формула и да се определи нейната молекулна формула.

Как да изчислим моларната маса?

Както можете да видите, в този случай съединението е изградено от въглеродни, водородни, кислородни и натриеви атоми.

Стъпка 2: Пребройте броя на атомите на всеки присъстващ елемент

Втората важна информация, от която се нуждаем, е броят на атомите от всеки тип в съединението. Това число е очевидно в случаите, когато имаме проста молекулна формула. Това се случва, защото простата молекулна формула се състои точно от списък със символите на всеки елемент, който съставлява веществото, с долен индекс, който показва броя пъти, в които въпросният елемент се появява в структурата. Трябва обаче да се внимава с молекулни формули, които имат скоби и други знаци за групиране, тъй като индексите на тези скоби умножават всички вътрешни индекси.

Удобно е да подредите тази информация в малка таблица, за да улесните изчисленията по-късно. В допълнение към символа на всеки елемент и броя на атомите от всеки тип, ще добавим още две колони и един ред:

  • Колона за атомната маса на всеки елемент
  • Друга колона за общата моларна маса, която всеки елемент допринася за моларната маса на съединението.
  • Един ред в края за изчисляване на общата моларна маса.

Пример:

В случая на натриев 2-оксопропаноат, показан по-горе, формулата е C 3 H 3 NaO 3 , така че това съединение съдържа 3 атома C, 3 атома H, 1 атом Na и 3 атома O. Таблицата ще изглежда така:

елемент брой атоми Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
° С. 3    
ч 3    
на 1    
ИЛИ 3    
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА =  

Общият брой на атомите не е от значение за изчисляването на моларната маса, но при някои стехиометрични изчисления е полезен.

ЗАБЕЛЕЖКА: Трябва да се внимава със съставни формули, съдържащи хидратиращи води. Първо, защото много често се забравя да се добавят водородните и кислородните атоми на водата към общия брой на тези атоми по време на изчисляването на моларната маса. Второ, тъй като хидратиращите води обикновено имат коефициент, който показва броя на водните молекули, присъстващи на единица от безводното съединение, което означава, че общият брой на Н и О атоми, присъстващи във водата, трябва да бъде умножен по споменатия коефициент, за да се изчисли моларната маса правилно.

Пример:

В случая на меден (II) сулфат пентахидрат, всяка единица меден сулфат е свързана с 5 водни молекули, както е показано от пълната формула: CuSO 4 ·5H 2 O. В този случай общият брой водороди е 5 x 2 = 10 и общият брой на кислородните атоми е 4 + 5 x 1 = 9.

Стъпка 3: Намерете атомните маси на елементите в периодичната таблица

Стойностите на съответните моларни атомни маси могат да бъдат намерени във всяка периодична таблица. Те всъщност показват относителната атомна маса на всеки елемент, но това е числено равно на моларната маса, така че всичко, което трябва да направите, е да добавите единиците g/mol (или lb/lb-mol, ако използвате системата) имперски) при поставяне на резултата от изчисленията.

Периодичната таблица изброява всички известни елементи, подредени по техния атомен номер. Всеки елемент е в клетка, която съдържа различно количество информация, но почти всички включват някъде относителните атомни маси. За да разберете кои данни съответстват на атомната маса, трябва да погледнете легендата, която обикновено се намира в празното пространство над преходните метали.

Следващата фигура показва пример за тази легенда, подчертавайки полето, където се появява относителната атомна маса на всеки елемент в тази конкретна периодична таблица.

Определете атомната маса в периодичната таблица

Както виждаме, в този случай атомните маси съответстват на данните, намиращи се в горния ляв ъгъл на всяка клетка. Това обаче не винаги е така, така че е важно винаги да преглеждате легендата, за да избегнете използването на грешни данни.

След като всички необходими елементи са разположени, попълваме таблицата със съответните атомни маси.

Пример

Продължавайки с примера с натриев 2-оксопропаноат, след добавяне на атомните маси, таблицата изглежда така:

елемент брой атоми _ Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
° С. 3 12 011  
ч 3 1,008  
на 1 22,990  
ИЛИ 3 15 999  
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА =  

Стъпка 4: Умножете и съберете

За да намерим общата маса, която всеки елемент допринася за моларната маса на съединението, трябва да умножим атомната маса на всеки по броя на атомите от този тип, присъстващи във формулата. След като тази операция се извърши, всички резултати се добавят, за да се получи моларната маса. В този момент се добавят съответните единици ( g/mol или lb/lb-mol, в зависимост от случая) .

Пример

В нашия пример това означава умножаване на стойностите във втората и третата колона, поставяне на резултатите в последната колона и след това добавяне на тези стойности, за да получите моларната маса:

елемент брой атоми _ Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
° С. 3 12 011 36,033
ч 3 1,008 3,024
на 1 22,990 22,990
ИЛИ 3 15 999 47,997
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА = 110,044 g/mol

Моларна маса, атомна маса, молекулна маса и формулна маса

Преди да научите как да изчислявате моларна маса, някои често объркани свързани понятия трябва да бъдат изяснени накратко. Това са понятията атомна маса, молекулна маса и формулна маса , които често се използват взаимозаменяемо с моларна маса. Те обаче не са еднакви.

Както може да се заключи от имената, атомната, молекулната и формулната маса съответстват съответно на масата на атом, молекула и формулна единица. Обратно, моларната маса представлява масата на един мол такива частици. Освен това, тъй като са маси, тези три променливи се изразяват в единици за маса, които могат да бъдат грамове, килограми, паундове или всякакви други, въпреки че е обичайно да се използва специална единица, наречена единица за атомна маса.

Въпреки различията им, предвид дефиницията на мола и единицата за атомна маса, последната е числено равна на моларната маса, което представлява източникът на объркването.

Атомни и молекулни маси и относителни формули

На концептуално ниво да се говори за изчисляване на моларна маса чрез добавяне на атомни маси е грешка. На практическо ниво обаче това няма значение, тъй като моларните атомни маси и атомните маси, изразени в amu (атомни единици за маса), са числено равни.

Въпреки това, както това объркване, така и всички потенциални проблеми с имперските единици се разрешават чрез използване на единици за относителна маса вместо абсолютни стойности. Тези относителни маси се състоят от съответните атомни или молекулни маси, разделени на една дванадесета от масата на изотопа въглерод-12. Това разделяне кара единиците да се отменят и следователно всички относителни маси са безразмерни и могат да се използват във всеки контекст просто чрез умножаване по абсолютната или моларната маса на въглерод-12, разделена на 12.

Пример за изчисляване на моларна маса

Изчисляване на моларната маса на железен сулфат хептахидрат

Стъпка 1: Формулата на това съединение е Fe 2 (SO 4 ) 3 ·7H 2 O, така че се състои от желязо (Fe), сяра (S), кислород (O) и водород (H).

Стъпка 2: Общият брой на всеки елемент е:

  • Вяра = 2
  • S = 1 x 3 = 3
  • Или = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
  • H = 7 x 2 = 14
елемент брой атоми _ Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
вяра 2    
С 3    
ИЛИ 19    
ч 14    
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА =  

Стъпка 3: Относителните атомни маси, получени от периодичната таблица, са:

  • Вяра = 55 845
  • S = 32 060
  • ИЛИ = 15 999
  • Н = 1,008
елемент брой атоми _ Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
вяра 2 55,845  
С 3 32,060  
ИЛИ 19 15 999  
ч 14 1,008  
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА =  

Стъпка 4:

елемент брой атоми _ Атомна маса (относителна) Обща маса на елемент (относителна)
вяра 2 55,845 111,690
С 3 32,060 96,180
ИЛИ 19 15 999 303,981
ч 14 1,008 14,112
    ОБЩА МОЛАРНА МАСА = 525.963 g/mol

Препратки

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА МОЛАРНАТА МАСА . (2021 г., 26 януари). Курс за UNAM. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar

Как да изчислим молекулното тегло ? Примери и упражнения . (2021 г., 18 май). Унибетас. https://unibetas.com/molecular-weight/

Концепция за молекулно тегло . (nd). Еха. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular

Примери за моларна маса . (2015, 18 октомври). Химия.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

Гера М., Л. (2019). Стехиометрични реакции . UAEH. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

Майер. (nd). Информационен лист за безопасност – железен сулфат хидрат . Химически реактиви на Майер. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados