In der Chemie ist der Begriff „Molekülmasse“ äußerst wichtig. Molekularmasse wird oft mit Molmasse verwechselt. Wie unterscheiden sich diese Größen und welche Eigenschaften haben sie?
Molekulargewicht
Atome und Moleküle sind die kleinsten Teilchen jeder chemischen Substanz. Wenn Sie versuchen, ihre Masse in Gramm auszudrücken, erhalten Sie eine Zahl, bei der vor dem Dezimalpunkt etwa 20 Nullen stehen. Daher ist es unpraktisch, die Masse in Einheiten wie Gramm zu messen. Um aus dieser Situation herauszukommen, sollte man eine sehr kleine Masse als Einheit nehmen und alle anderen Massen im Verhältnis dazu ausdrücken. Diese Einheit entspricht 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms.
Die relative Molekülmasse ist die Masse eines Moleküls einer Substanz, gemessen in atomaren Masseneinheiten. Die Molekülmasse ist gleich dem Verhältnis der Masse eines Moleküls einer Substanz zu 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms. Sie zeigt an, wie oft die Masse eines Moleküls einer bestimmten Substanz größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.
Reis. 1. Tabelle der Molekulargewichte organischer Substanzen.
Die atomare Masseneinheit (amu) entspricht 1,66 * 10 hoch -24 und stellt 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms dar, also eines Atoms eines Isotops des Elements Kohlenstoff mit der Massenzahl 12. A Ein chemisches Element in der Natur kann mehrere stabile Isotope haben. Wenn man also von der relativen Atommasse eines Elements oder, wie oft gesagt, von der Atommasse von Element A spricht, muss man die Atommasse aller stabilen Nuklide berücksichtigen.
Die Molekularmasse wird oft mit der Molmasse verwechselt, deren Einheit g/mol ist. Und tatsächlich sind diese beiden Größen numerisch absolut identisch, ihre Dimensionen sind jedoch völlig unterschiedlich.
Die relative Molekülmasse kann durch Addition der Atommassen ermittelt werden
Um die Molekülmasse von einfachen und zu berechnen komplexe Substanzen, ist es notwendig, die Summe der relativen Atommassen der Atome zu ermitteln, aus denen das Molekül besteht. Beispielsweise beträgt das relative Molekulargewicht von Wasser Mr (H 2 O), das bekanntermaßen aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht, 1*2+16=18.
Das bedeutet, dass die Masse eines Wassermoleküls 18-mal größer ist als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms. Und das Molekulargewicht von Luft beträgt 29.
Reis. 2. Formel relatives Molekulargewicht.
Atommasse
Auch die Atommasse eines chemischen Elements ist eine der wichtigsten Bezeichnungen in der Chemie. Atommasse ist Durchschnittswert aus den Atommassen stabiler natürlicher Isotope dieses Elements unter Berücksichtigung ihrer relativen Häufigkeit in der Natur (ihrer natürlichen Verteilung). So gibt es in der Natur zwei stabile Isotope des Elements Chlor Cl mit den Massenzahlen 35 und 37:
Ar(Cl)=(34,97*0,7553)+(36,95*0,2447)=35,45 – das ist der Wert, der für das Element Chlor als relative Atommasse angenommen wird.
Die ersten Berechnungen der Atomgewichte wurden von D. Dalton durchgeführt. Er setzte die Atomgewichte der Elemente mit dem Atomgewicht des Wasserstoffs in Beziehung und nahm es als Einheit an. Allerdings erwiesen sich die nach seinem Prinzip der „größten Einfachheit“ berechneten Gewichte des Sauerstoffatoms und einiger anderer Elemente als falsch.
Reis. 3. D. Dalton.
Die wahren Atommassen sind winzig. Ein Wasserstoffatom wiegt 1,674 * 10 hoch -24 Gramm, ein Sauerstoffatom wiegt 26,67 * 10 hoch -24 Gramm und ein Kohlenstoffatom wiegt 19,993 * 10 hoch -24 Gramm.
Was haben wir gelernt?
IN Schullehrplan In der Chemie (8. Klasse) wird Konzepten wie der relativen Atom- und Molekülmasse einer Substanz große Aufmerksamkeit geschenkt. Die Studierenden studieren ihre Unterschiede und Eigenschaften und lernen auch, die Massen von Gasen und Stoffen zu bestimmen.
Test zum Thema
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Eine der Grundeinheiten im Internationalen Einheitensystem (SI) ist Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol.
Mol – Dies ist die Menge eines Stoffes, die so viele Struktureinheiten eines bestimmten Stoffes (Moleküle, Atome, Ionen usw.) enthält, wie Kohlenstoffatome in 0,012 kg (12 g) eines Kohlenstoffisotops enthalten sind 12 MIT .
Wenn man bedenkt, dass der Wert der absoluten Atommasse für Kohlenstoff gleich ist M(C) = 1,99 10 26 kg, die Anzahl der Kohlenstoffatome kann berechnet werden N A, enthalten in 0,012 kg Kohlenstoff.
Ein Mol eines beliebigen Stoffes enthält die gleiche Anzahl an Teilchen dieses Stoffes (Struktureinheiten). Die Anzahl der Struktureinheiten, die in einem Stoff mit einer Menge von einem Mol enthalten sind, beträgt 6,02 · 10 23 und heißt Avogadros Zahl (N A ).
Beispielsweise enthält ein Mol Kupfer 6,02 · 10 23 Kupferatome (Cu) und ein Mol Wasserstoff (H 2) enthält 6,02 · 10 23 Wasserstoffmoleküle.
Molmasse(M) ist die Masse einer Substanz in einer Menge von 1 Mol.
Molmasse wird mit dem Buchstaben M bezeichnet und hat die Dimension [g/mol]. In der Physik verwendet man die Einheit [kg/kmol].
Im Allgemeinen Zahlenwert Die Molmasse eines Stoffes stimmt numerisch mit dem Wert seiner relativen molekularen (relativen Atom-)Masse überein.
Das relative Molekulargewicht von Wasser beträgt beispielsweise:
Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 amu.
Die Molmasse von Wasser hat den gleichen Wert, wird jedoch in g/mol ausgedrückt:
M (H 2 O) = 18 g/mol.
Somit hat ein Mol Wasser, das 6,02 · 10 23 Wassermoleküle (jeweils 2 · 6,02 · 10 23 Wasserstoffatome und 6,02 · 10 23 Sauerstoffatome) enthält, eine Masse von 18 Gramm. Wasser mit einer Stoffmenge von 1 Mol enthält 2 Mol Wasserstoffatome und ein Mol Sauerstoffatome.
1.3.4. Das Verhältnis zwischen der Masse eines Stoffes und seiner Menge
Wenn Sie die Masse eines Stoffes und seine chemische Formel und damit den Wert seiner Molmasse kennen, können Sie die Menge des Stoffes bestimmen und umgekehrt, wenn Sie die Menge des Stoffes kennen, können Sie seine Masse bestimmen. Für solche Berechnungen sollten Sie die Formeln verwenden:
wobei ν die Substanzmenge [mol] ist; M– Masse des Stoffes, [g] oder [kg]; M – Molmasse des Stoffes, [g/mol] oder [kg/kmol].
Um beispielsweise die Masse von Natriumsulfat (Na 2 SO 4) in einer Menge von 5 Mol zu ermitteln, finden wir:
1) der Wert der relativen Molekülmasse von Na 2 SO 4, der die Summe der gerundeten Werte der relativen Atommassen ist:
Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,
2) ein numerisch gleicher Wert der Molmasse des Stoffes:
M(Na 2 SO 4) = 142 g/mol,
3) und schließlich die Masse von 5 Mol Natriumsulfat:
m = ν M = 5 mol · 142 g/mol = 710 g.
Antwort: 710.
1.3.5. Die Beziehung zwischen dem Volumen eines Stoffes und seiner Menge
Unter normalen Bedingungen (n.s.), d.h. unter Druck R , gleich 101325 Pa (760 mm Hg), und Temperatur T, gleich 273,15 K (0 С), ein Mol verschiedener Gase und Dämpfe nimmt das gleiche Volumen ein 22,4 l.
Das Volumen, das 1 Mol Gas oder Dampf in Bodennähe einnimmt, nennt man MolvolumenGas und hat die Dimension Liter pro Mol.
V mol = 22,4 l/mol.
Kenntnis der Menge an gasförmiger Substanz (ν ) Und Molvolumenwert (V mol) Sie können sein Volumen (V) unter normalen Bedingungen berechnen:
V = ν V mol,
wobei ν die Stoffmenge [mol] ist; V – Volumen der gasförmigen Substanz [l]; V mol = 22,4 l/mol.
Und umgekehrt, wenn man die Lautstärke kennt ( V) eines gasförmigen Stoffes unter Normalbedingungen kann dessen Menge (ν) berechnet werden :
Es ist kein Geheimnis, dass chemische Symbole es ermöglichen, die Zusammensetzung eines komplexen Stoffes in Form von Formeln darzustellen.
Chemische Formel ist eine herkömmliche Aufzeichnung der Zusammensetzung eines Stoffes unter Verwendung chemischer Symbole und Indizes.
Formeln unterscheiden zwischen molekularen, strukturellen, elektronischen und anderen.
Molekulare Formeln(H3P04, Fe203, Al(OH)3, Na2S04, 02 usw.) zeigen die qualitative (d. h. aus welchen Elementen der Stoff besteht) und quantitative (d. h. wie viele Atome jedes Elements im Stoff sind) Zusammensetzung.
Strukturformeln Zeigen Sie die Reihenfolge der Verbindung von Atomen in einem Molekül an, indem Sie Atome mit Strichen verbinden (ein Strich - eins). chemische Bindung zwischen zwei Atomen in einem Molekül).
Relative Atom- und Molekülmasse
Relative Atommasse Ein Stoff oder ein Element ist eine dimensionslose Größe. Warum dimensionslos, weil Masse eine Dimension haben muss?
Der Grund dafür ist, dass die Atommasse eines Stoffes in kg sehr klein ist und in der Größenordnung von 10 hoch minus 27 ausgedrückt wird. Um diesen Indikator bei den Berechnungen nicht zu berücksichtigen, wurde die Masse jedes Elements auf ein Verhältnis von 1/12 der Masse des Kohlenstoffisotops reduziert. Aus diesem Grund beträgt die relative Atommasse von Kohlenstoff 12 Einheiten.
Moderne Werte der relativen Atommassen sind im Periodensystem der Elemente von D.I. angegeben. Für die meisten angegebenen Artikel
Arithmetische Mittelwerte der Atommassen eines natürlichen Isotopengemisches dieser Elemente.
Beispielsweise beträgt die relative Masse von Wasserstoff 1 und die von Sauerstoff 16.
Die relative Molekülmasse einfacher und komplexer Substanzen ist numerisch gleich der Summe der relativen Atommassen der Atome, aus denen das Molekül besteht.
Beispielsweise beträgt die relative Molekülmasse von Wasser, bestehend aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom
Von chemische Formel kann berechnet werden als chemische Zusammensetzung und Molekulargewicht.
Die durch chemische Formeln ermittelte quantitative Zusammensetzung ist für zahlreiche Berechnungen, die auf der Grundlage der chemischen Zusammensetzung durchgeführt werden, von großer Bedeutung.
Die Berechnung der relativen Molekülmasse eines Stoffes anhand einer chemischen Formel erfolgt durch Addition der Produkte der relativen Atommassen der Elemente mit den entsprechenden Indizes in der chemischen Formel.
Wir haben darüber gesprochen, wie die Molekülmasse einer Substanz etwas höher berechnet wird.
Und genau diese Aufgabe automatisiert unser Chemierechner.
Wenn wir die Molekülmasse einer Substanz kennen, kostet es uns nichts, die Molmasse zu berechnen.
Mol- ist die Stoffmenge eines Systems, die genauso viele Strukturelemente enthält wie Atome im Kohlenstoff-12 mit einem Gewicht von 12 Gramm
Somit entspricht die Molmasse eines Stoffes genau der relativen Molekülmasse und hat die Dimension Gramm/Mol
Somit beträgt die Molmasse von Wasser 18 Gramm/mol.
Die Molmasse eines Stoffes kann als Verhältnis definiert werden Masse eines bestimmten Teils eines Stoffes Zu Stoffmenge in diesem Teil
Besondere Merkmale
Im Vergleich zu anderen Rechnern, die die Molmasse eines Stoffes berechnen, weist dieser Rechner folgende Merkmale auf:
Die Formel kann beispielsweise Klammern enthalten
Die Formel kann einen Koeffizienten enthalten
Wenn die Massenanteile jedes chemischen Elements in der Formel berechnet werden müssen, sollten Sie den Online-Rechner für Massenanteile eines Stoffes verwenden
Welche Molmassen chemische Elemente sind nicht gerundet?
Wenn Sie gelesen haben, woher das Konzept der „relativen Masse“ kommt, ist es logisch anzunehmen, dass ein Element eine „ungerundete“ Masse haben wird – Kohlenstoff . Wird es andere chemische Elemente mit „ungerundeten“ Massen geben? Ich bezweifle.
Syntax
Molenformel[!]
wobei Formel eine beliebige Formel ist chemische Substanz.
Aufmerksamkeit! Chemische Elemente in der Formel müssen wie im Periodensystem angegeben werden.
Ein einfaches Beispiel zeigt die Kosten eines Fehlers, der durch die Nichtbeachtung der Groß- und Kleinschreibung von Buchstaben verursacht wird
Wenn wir CO schreiben, dann handelt es sich um Kohlenstoff und Sauerstoff, und wenn wir Co schreiben, dann ist es Kobalt.
Sie können in jeden Teil der Formel ein Servicesymbol (Ausrufezeichen) einfügen.
Was gibt er uns?
Es rundet alle Parameter auf das im Schullehrplan verwendete Genauigkeitsniveau. Das ist sehr praktisch für diejenigen, die Schulprobleme lösen.
Beispielsweise beträgt die Molmasse von Wasser in Schulbüchern 18, aber wenn wir genauere Algorithmen berücksichtigen, finden wir, dass die Molmasse 18,01528 beträgt. Der Unterschied ist gering, aber wenn man beispielsweise den Massenanteil einer Chemikalie berechnet, erhält man eine kleine, aber sehr unangenehme Abweichung in den Ausgabeparametern, die unerfahrene Benutzer des Rechners in die Irre führen kann.
Beispiele
eine Anfrage schreiben molares NaMgU3O24C18H27
Wir bekommen die Antwort
Wenn wir in den Eingabeparametern ein Ausrufezeichen schreiben, erhalten wir folgende Antwort:
Atome und Moleküle sind die kleinsten Materieteilchen, daher können Sie die Masse eines der Atome als Maßeinheit wählen und die Massen anderer Atome im Verhältnis zum gewählten Atom ausdrücken. Was ist also die Molmasse und welche Dimension hat sie?
Was ist Molmasse?
Der Begründer der Theorie der Atommassen war der Wissenschaftler Dalton, der eine Tabelle der Atommassen erstellte und die Masse des Wasserstoffatoms als eins annahm.
Die Molmasse ist die Masse eines Mols einer Substanz. Ein Mol wiederum ist die Menge einer Substanz, die eine bestimmte Anzahl winziger Teilchen enthält, an denen sie beteiligt ist chemische Prozesse. Die Anzahl der in einem Mol enthaltenen Moleküle wird Avogadro-Zahl genannt. Dieser Wert ist konstant und ändert sich nicht.
Reis. 1. Formel für Avogadros Zahl.
Somit ist die Molmasse eines Stoffes die Masse eines Mols, das 6,02 * 10^23 Elementarteilchen enthält.
Die Avogadro-Zahl erhielt ihren Namen zu Ehren des italienischen Wissenschaftlers Amedeo Avagadro, der bewies, dass die Anzahl der Moleküle in gleichen Gasvolumina immer gleich ist
Die Molmasse wird im Internationalen SI-System in kg/mol gemessen, obwohl dieser Wert normalerweise in Gramm/mol ausgedrückt wird. Dieser Wert wird bezeichnet Englischer Brief M, und die Molmassenformel lautet wie folgt:
Dabei ist m die Masse des Stoffes und v die Menge des Stoffes.
Reis. 2. Berechnung der Molmasse.
Wie ermittelt man die Molmasse einer Substanz?
Die Tabelle von D.I. Mendeleev hilft Ihnen bei der Berechnung der Molmasse einer bestimmten Substanz. Nehmen wir einen beliebigen Stoff, zum Beispiel Schwefelsäure. Seine Formel lautet wie folgt: H 2 SO 4. Schauen wir uns nun die Tabelle an und sehen wir uns die Atommasse jedes der in der Säure enthaltenen Elemente an. Schwefelsäure besteht aus drei Elementen – Wasserstoff, Schwefel, Sauerstoff. Die Atommasse dieser Elemente beträgt 1, 32, 16.
Es stellt sich heraus, dass die Gesamtmolekularmasse 98 Atommasseneinheiten (1*2+32+16*4) beträgt. So haben wir herausgefunden, dass ein Mol Schwefelsäure 98 Gramm wiegt.
Die Molmasse eines Stoffes ist numerisch gleich der relativen Molekülmasse, wenn die Struktureinheiten des Stoffes Moleküle sind. Die Molmasse eines Stoffes kann auch gleich der relativen Atommasse sein, wenn die Struktureinheiten des Stoffes Atome sind.
Bis 1961 galt als atomare Masseneinheit ein Sauerstoffatom, jedoch nicht ein ganzes Atom, sondern 1/16 davon. Gleichzeitig sind chemische und physikalische Einheiten Die Massen waren nicht dieselben. Chemisch war 0,03 % höher als physikalisch.
Derzeit in Physik und Chemie akzeptiert einheitliches System Messungen. Als Standard e.a.m. 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms wird ausgewählt.
Reis. 3. Formel für die Einheit der Atommasse von Kohlenstoff.
Die Molmasse jedes Gases oder Dampfes lässt sich sehr einfach messen. Es reicht aus, die Kontrolle zu nutzen. Das gleiche Volumen eines gasförmigen Stoffes hat die gleiche Menge wie ein anderer bei gleicher Temperatur. Eine bekannte Methode zur Messung des Dampfvolumens ist die Bestimmung der verdrängten Luftmenge. Dieser Vorgang erfolgt über einen Seitenzweig, der zu einem Messgerät führt.
Der Begriff der Molmasse ist für die Chemie sehr wichtig. Seine Berechnung ist für die Bildung von Polymerkomplexen und vielen anderen Reaktionen notwendig. In Arzneimitteln wird die Konzentration einer bestimmten Substanz in einem Stoff anhand der Molmasse bestimmt. Auch die Molmasse ist in der Vorsehung wichtig biochemische Forschung(Austauschvorgang im Element).
Heutzutage sind dank der Entwicklung der Wissenschaft die Molekülmassen fast aller Blutbestandteile, einschließlich Hämoglobin, bekannt.
Was haben wir gelernt?
Ein wichtiges Thema in der Chemie der 8. Klasse ist „Molmasse einer Substanz“. Die Molmasse ist eine wichtige physikalische und chemisches Konzept. Die Molmasse ist ein Merkmal eines Stoffes, das Verhältnis der Masse eines Stoffes zur Anzahl der Mol dieses Stoffes, also der Masse eines Mols eines Stoffes. Sie wird in kg/mol oder Gramm/mol gemessen.
Test zum Thema
Auswertung des Berichts
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DEFINITION
Das Verhältnis der Masse (m) eines Stoffes zu seiner Menge (n) nennt man Molmasse des Stoffes:
Die Molmasse wird üblicherweise in g/mol angegeben, seltener in kg/kmol. Da ein Mol eines Stoffes die gleiche Anzahl an Struktureinheiten enthält, ist die Molmasse des Stoffes proportional zur Masse des entsprechenden Stoffes Struktureinheit, d.h. relative Atommasse einer bestimmten Substanz (M r):
wobei κ der Proportionalitätskoeffizient ist, der für alle Stoffe gleich ist. Das relative Molekulargewicht ist eine dimensionslose Größe. Sie wird anhand der relativen Atommassen der in angegebenen chemischen Elemente berechnet Periodensystem DI. Mendelejew.
Bekanntlich ist die Molekülmasse eines Moleküls gleich der Summe der relativen Atommassen der Atome, aus denen das Molekül besteht:
Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
M (HX) = Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
Um es einfacher zu machen, nicht jedes Mal Zeit damit zu verschwenden, die Molmasse einer bestimmten Substanz zu berechnen, verwenden Sie eine Molmassentabelle, die wie folgt aussieht:
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
| Übung | Bilden Sie die Formeln für zwei Kupferoxide, wenn die Massenanteile an Kupfer darin 79,9 % und 88,8 % betragen. |
| Lösung |
ω 1 (O) = 100 % – ω 1 (Cu) = 100 % – 79,9 % = 20,1 %; ω 2 (O) = 100 % – ω 2 (Cu) = 100 % – 88,8 % = 11,2 %. Bezeichnen wir die Anzahl der Mol der in der Verbindung enthaltenen Elemente mit „x“ (Kupfer) und „y“ (Sauerstoff). Dann sieht das Molverhältnis wie folgt aus (wir werden die Werte der relativen Atommassen aus dem Periodensystem von D. I. Mendeleev auf ganze Zahlen runden): x:y = ω 1 (Cu)/Ar(Cu) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 79,9/64: 20,1/16; x:y = 1,25: 1,25 = 1:1. Dies bedeutet, dass die Formel des ersten Kupferoxids CuO lautet. x:y = ω 2 (Cu)/Ar(Cu) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 88,8/64: 11,2/16; x:y = 1,39:0,7 = 2:1. Dies bedeutet, dass die Formel des zweiten Kupferoxids Cu 2 O lautet. |
| Antwort | CuO und Cu 2 O |
BEISPIEL 2
| Übung | Bilden Sie die Formeln zweier Eisenoxide, wenn deren Massenanteile an Eisen 77,8 % und 70,0 % betragen. |
| Lösung | Der Massenanteil des Elements X in einem Molekül der Zusammensetzung NX wird nach folgender Formel berechnet: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %. Lassen Sie uns den Massenanteil in jedem der Kupferoxide ermitteln: ω 1 (O) = 100 % – ω 1 (Fe) = 100 % – 77,8 % = 22,2 %; ω 2 (O) = 100 % – ω 2 (Fe) = 100 % – 70,0 % = 30,0 %. Bezeichnen wir die Anzahl der Mol der in der Verbindung enthaltenen Elemente mit „x“ (Eisen) und „y“ (Sauerstoff). Dann sieht das Molverhältnis wie folgt aus (wir werden die Werte der relativen Atommassen aus dem Periodensystem von D. I. Mendeleev auf ganze Zahlen runden): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1:1. Das bedeutet, dass die Formel des ersten Eisenoxids FeO lautet. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Dies bedeutet, dass die Formel des zweiten Eisenoxids Fe 2 O 3 lautet. |
| Antwort | FeO, Fe2O3 |