W chemii pojęcie „masy cząsteczkowej” jest niezwykle ważne. Masa cząsteczkowa jest często mylona z masą molową. Czym różnią się te wielkości i jakie mają właściwości?
Masa cząsteczkowa
Atomy i cząsteczki to najmniejsze cząstki dowolnej substancji chemicznej. Jeśli spróbujesz wyrazić ich masę w gramach, otrzymasz liczbę, w której będzie około 20 zer przed przecinkiem. Dlatego pomiar masy w jednostkach takich jak gramy jest niewygodny. Aby wyjść z tej sytuacji, należy przyjąć pewną bardzo małą masę jako jednostkę, a wszystkie inne masy wyrazić w odniesieniu do niej. Jednostka ta stanowi 1/12 masy atomu węgla.
Względna masa cząsteczkowa to masa cząsteczki substancji mierzona w atomowych jednostkach masy. Masa cząsteczkowa jest równa stosunkowi masy cząsteczki substancji do 1/12 masy atomu węgla. Pokazuje, ile razy masa cząsteczki danej substancji jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.
Ryż. 1. Tabela mas cząsteczkowych substancji organicznych.
Jednostka masy atomowej (amu) jest równa 1,66 * 10 do potęgi -24 i reprezentuje 1/12 masy atomu węgla, czyli atomu izotopu pierwiastka węgiel, którego liczba masowa wynosi 12. A pierwiastek chemiczny w przyrodzie może mieć kilka stabilnych izotopów, dlatego mówiąc o względnej masie atomowej pierwiastka lub, jak się często mówi, masie atomowej pierwiastka A, należy wziąć pod uwagę masę atomową wszystkich stabilnych nuklidów.
Masa cząsteczkowa jest często mylona z masą molową, której jednostką jest g/mol. I rzeczywiście, liczbowo te dwie wielkości są absolutnie identyczne, ale ich wymiary są zupełnie inne.
Względną masę cząsteczkową można znaleźć, dodając masy atomowe
Aby obliczyć masę cząsteczkową prostych i substancje złożone, konieczne jest znalezienie sumy względnych mas atomowych atomów tworzących cząsteczkę. Na przykład względna masa cząsteczkowa wody Mr (H 2 O), która, jak wiadomo, składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu, jest równa 1*2+16=18.
Oznacza to, że masa cząsteczki wody jest 18 razy większa niż 1/12 masy atomu węgla. A masa cząsteczkowa powietrza wynosi 29.
Ryż. 2. Wzór względnej masy cząsteczkowej.
Masa atomowa
Masa atomowa pierwiastka chemicznego jest również jednym z najważniejszych oznaczeń w chemii. Masa atomowa jest średnia wartość z mas atomowych stabilnych naturalnych izotopów tego pierwiastka, biorąc pod uwagę ich względną zawartość w przyrodzie (ich naturalny rozkład). Zatem w przyrodzie istnieją dwa stabilne izotopy pierwiastka chlor Cl o liczbach masowych 35 i 37:
Ar(Cl)=(34,97*0,7553)+(36,95*0,2447)=35,45 – jest to wartość przyjęta dla pierwiastka chloru jako jego względna masa atomowa.
Pierwsze obliczenia mas atomowych wykonał D. Dalton. Powiązał masy atomowe pierwiastków z masą atomową wodoru, przyjmując ją jako jedność. Jednak masy atomu tlenu i niektórych innych pierwiastków obliczone zgodnie z jego zasadą „największej prostoty” okazały się błędne.
Ryż. 3. D. Dalton.
Prawdziwe masy atomowe są maleńkie. Atom wodoru waży 1,674 * 10 do -24 potęgi grama, atom tlenu waży 26,67 * 10 do -24 potęgi grama, a atom węgla waży 19,993 * 10 do -24 potęgi grama.
Czego się nauczyliśmy?
W program szkolny w chemii (8 klasa) dużo uwagi poświęca się takim pojęciom, jak względna masa atomowa i cząsteczkowa substancji. Studenci badają ich różnice i cechy, a także uczą się wyznaczać masy gazów i substancji.
Testuj w temacie
Ocena raportu
Średnia ocena: 4.3. Łączna liczba otrzymanych ocen: 207.
Jedną z podstawowych jednostek Międzynarodowego Układu Jednostek (SI) jest Jednostką ilości substancji jest mol.
Kret – jest to ilość substancji, która zawiera tyle jednostek strukturalnych danej substancji (cząsteczek, atomów, jonów itp.), ile atomów węgla znajduje się w 0,012 kg (12 g) izotopu węgla 12 Z .
Biorąc pod uwagę, że wartość bezwzględnej masy atomowej węgla jest równa M(C) = 1,99 · 10 26 kg, można obliczyć liczbę atomów węgla N A, zawarty w 0,012 kg węgla.
Mol dowolnej substancji zawiera taką samą liczbę cząstek tej substancji (jednostek strukturalnych). Liczba jednostek strukturalnych zawartych w substancji w ilości jednego mola wynosi 6,02 · 10 23 i nazywa się Liczba Avogadra (N A ).
Na przykład jeden mol miedzi zawiera 6,02 · 10 23 atomów miedzi (Cu), a jeden mol wodoru (H 2) zawiera 6,02 · 10 23 cząsteczek wodoru.
Masa molowa(M) to masa substancji wzięta w ilości 1 mola.
Masa molowa oznaczony literą M i ma wymiar [g/mol]. W fizyce używa się jednostki [kg/kmol].
Zazwyczaj wartość liczbowa Masa molowa substancji liczbowo pokrywa się z wartością jej względnej masy cząsteczkowej (względnej atomowej).
Na przykład względna masa cząsteczkowa wody wynosi:
Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 rano
Masa molowa wody ma tę samą wartość, ale wyrażana jest w g/mol:
M (H2O) = 18 g/mol.
Zatem mol wody zawierający 6,02 10 23 cząsteczek wody (odpowiednio 2 6,02 10 23 atomów wodoru i 6,02 10 23 atomów tlenu) ma masę 18 gramów. Woda w ilości 1 mola substancji zawiera 2 mole atomów wodoru i jeden mol atomów tlenu.
1.3.4. Związek między masą substancji a jej ilością
Znając masę substancji i jej wzór chemiczny, a co za tym idzie wartość jej masy molowej, można określić ilość substancji i odwrotnie, znając ilość substancji, można określić jej masę. Do takich obliczeń należy skorzystać ze wzorów:
gdzie ν jest ilością substancji, [mol]; M– masa substancji, [g] lub [kg]; M – masa molowa substancji, [g/mol] lub [kg/kmol].
Na przykład, aby znaleźć masę siarczanu sodu (Na 2 SO 4) w ilości 5 moli, znajdujemy:
1) wartość względnej masy cząsteczkowej Na 2 SO 4, która jest sumą zaokrąglonych wartości względnych mas atomowych:
Мr(Na 2 SO 4) = 2 Аr(Na) + Аr(S) + 4 Аr(O) = 142,
2) liczbowo równa wartość masy molowej substancji:
M(Na2SO4) = 142 g/mol,
3) i na koniec masa 5 moli siarczanu sodu:
m = ν M = 5 moli · 142 g/mol = 710 g.
Odpowiedź: 710.
1.3.5. Związek między objętością substancji a jej ilością
W normalnych warunkach (n.s.), tj. pod ciśnieniem R równy 101325 Pa (760 mm Hg) i temperatura T, równy 273,15 K (0 С), jeden mol różnych gazów i par zajmuje tę samą objętość równą 22,4 l.
Nazywa się objętość zajmowaną przez 1 mol gazu lub pary na poziomie gruntu objętość molowagazu i ma wymiar litra na mol.
V mol = 22,4 l/mol.
Znając ilość substancji gazowej (ν ) I wartość objętości molowej (V mol) możesz obliczyć jego objętość (V) w normalnych warunkach:
V = ν V mol,
gdzie ν jest ilością substancji [mol]; V – objętość substancji gazowej [l]; V mol = 22,4 l/mol.
I odwrotnie, znając objętość ( V) substancji gazowej w normalnych warunkach, można obliczyć jej ilość (ν). :
Nie jest tajemnicą, że symbole chemiczne umożliwiają przedstawienie składu złożonej substancji w formie wzorów.
Wzór chemiczny to konwencjonalny zapis składu substancji przy użyciu symboli i indeksów chemicznych.
Formuły rozróżniają molekularne, strukturalne, elektroniczne i inne.
Formuły molekularne(H3P04, Fe203, Al(OH)3, Na2S04, 02 itp.) pokazują skład jakościowy (tzn. z jakich pierwiastków składa się substancja) i ilościowy (tj. ile atomów każdego pierwiastka znajduje się w substancji).
Wzory strukturalne pokaż kolejność łączenia atomów w cząsteczce, łącząc atomy myślnikami (jedna kreska - jedna wiązanie chemiczne pomiędzy dwoma atomami w cząsteczce).
Względna masa atomowa i cząsteczkowa
Względna masa atomowa substancja lub pierwiastek jest wielkością bezwymiarową. Dlaczego bezwymiarowe, bo masa musi mieć wymiar?
Powodem jest to, że masa atomowa substancji w kg jest bardzo mała i wyrażana jest w przedziale od 10 do potęgi minus 27. Aby nie uwzględniać tego wskaźnika w obliczeniach, masę każdego pierwiastka zmniejszono do stosunku 1/12 masy izotopu węgla. Z tego powodu względna masa atomowa węgla wynosi 12 jednostek.
Współczesne wartości względnych mas atomowych podane są w układzie okresowym pierwiastków przez D.I. Dla większości wskazanych pozycji
Średnie arytmetyczne wartości mas atomowych naturalnej mieszaniny izotopów tych pierwiastków.
Na przykład względna masa wodoru wynosi 1, a tlenu 16.
Względna masa cząsteczkowa substancji prostych i złożonych jest liczbowo równa sumie względnych mas atomowych atomów tworzących cząsteczkę.
Na przykład względna masa cząsteczkowa wody, składającej się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu, wynosi
Przez wzór chemiczny można obliczyć jako skład chemiczny i masę cząsteczkową.
Skład ilościowy określony wzorami chemicznymi ma ogromne znaczenie dla wielu obliczeń dokonywanych na podstawie składu chemicznego.
Obliczanie względnej masy cząsteczkowej substancji za pomocą wzoru chemicznego przeprowadza się poprzez dodanie iloczynów względnych mas atomowych pierwiastków przez odpowiednie wskaźniki we wzorze chemicznym.
Omówiliśmy, jak obliczana jest masa cząsteczkowa substancji nieco wyżej.
I to jest właśnie zadanie, które automatyzuje nasz kalkulator chemiczny.
Znając masę cząsteczkową substancji, obliczenie masy molowej nic nas nie kosztuje.
Kret- to ilość substancji układu zawierająca tyle elementów strukturalnych, ile jest atomów w węglu-12, o masie 12 gramów
Zatem masa molowa substancji dokładnie odpowiada względnej masie cząsteczkowej i ma wymiar gram/mol
Zatem masa molowa wody wynosi 18 gramów/mol.
Masę molową substancji można zdefiniować jako stosunek masa danej porcji substancji Do ilość substancji w tej części
Charakterystyczne cechy
W porównaniu do innych kalkulatorów obliczających masę molową substancji, kalkulator ten posiada następujące funkcje:
Formuła może na przykład zawierać nawiasy
Wzór może zawierać współczynnik
Jeśli zachodzi potrzeba obliczenia ułamków masowych każdego pierwiastka chemicznego we wzorze, należy skorzystać z kalkulatora substancji dostępnego online
Jakie masy molowe pierwiastki chemiczne nie są zaokrąglone?
Logiczne jest założenie, jeśli przeczytałeś, skąd pochodzi pojęcie „masy względnej”, że jeden element będzie miał masę „niezaokrągloną” - węgiel . Czy będą inne pierwiastki chemiczne o „niezaokrąglonych” masach? Wątpię.
składnia
wzór molowy[!]
gdzie formuła jest dowolną formułą substancja chemiczna.
Uwaga! Pierwiastki chemiczne we wzorze należy wskazać jak w układzie okresowym.
prosty przykład pokaże, jaki jest koszt błędu nieprzestrzegania wielkości liter (wielkich lub małych) liter
Jeśli napiszemy CO, to będzie to węgiel i tlen, a jeśli napiszemy Co, to będzie to kobalt.
W dowolnej części wzoru możesz wstawić symbol usługi (wykrzyknik).
Co nam daje?
Zaokrągla wszystkie parametry do poziomu dokładności stosowanego w szkolnym programie nauczania. Jest to bardzo wygodne dla tych, którzy rozwiązują problemy szkolne.
Przykładowo masa molowa wody w podręcznikach szkolnych wynosi 18, ale jeśli weźmiemy pod uwagę dokładniejsze algorytmy, okaże się, że masa molowa wynosi 18,01528. Różnica jest niewielka, ale jeśli obliczysz np. ułamek masowy substancji chemicznej, otrzymasz niewielką, ale bardzo nieprzyjemną rozbieżność w parametrach wyjściowych, która może wprowadzić w błąd niedoświadczonych użytkowników kalkulatora.
Przykłady
napisz prośbę molowy NaMgU3O24C18H27
otrzymamy odpowiedź
Jeśli w parametrach wejściowych napiszemy wykrzyknik, otrzymamy następującą odpowiedź:
Atomy i cząsteczki to najmniejsze cząstki materii, można więc wybrać masę jednego z atomów jako jednostkę miary i wyrazić masy pozostałych atomów w stosunku do wybranego. Czym zatem jest masa molowa i jaki jest jej wymiar?
Co to jest masa molowa?
Założycielem teorii mas atomowych był naukowiec Dalton, który sporządził tabelę mas atomowych i przyjął masę atomu wodoru jako jedną.
Masa molowa to masa jednego mola substancji. Z kolei mol to ilość substancji, która zawiera pewną liczbę drobnych cząstek biorących udział procesy chemiczne. Liczbę cząsteczek zawartych w jednym molu nazywa się liczbą Avogadro. Wartość ta jest stała i nie zmienia się.
Ryż. 1. Wzór na liczbę Avogadro.
Zatem masa molowa substancji to masa jednego mola, który zawiera 6,02 * 10^23 cząstek elementarnych.
Liczba Avogadro otrzymała swoją nazwę na cześć włoskiego naukowca Amedeo Avagadro, który udowodnił, że liczba cząsteczek w równych objętościach gazów jest zawsze taka sama
Masę molową w międzynarodowym układzie SI mierzy się w kg/mol, chociaż wartość tę zwykle wyraża się w gramach/mol. Ta wartość jest wyznaczona List angielski M, a wzór na masę molową jest następujący:
gdzie m jest masą substancji, a v jest ilością substancji.
Ryż. 2. Obliczanie masy molowej.
Jak znaleźć masę molową substancji?
Tabela D.I. Mendelejewa pomoże ci obliczyć masę molową konkretnej substancji. Weźmy dowolną substancję, na przykład kwas siarkowy. Jej wzór jest następujący: H 2 SO 4. Przejdźmy teraz do tabeli i zobaczmy, jaka jest masa atomowa każdego z pierwiastków wchodzących w skład kwasu. Kwas siarkowy składa się z trzech pierwiastków - wodoru, siarki, tlenu. Masa atomowa tych pierwiastków wynosi odpowiednio 1, 32, 16.
Okazuje się, że całkowita masa cząsteczkowa wynosi 98 jednostek masy atomowej (1*2+32+16*4). W ten sposób dowiedzieliśmy się, że jeden mol kwasu siarkowego waży 98 gramów.
Masa molowa substancji jest liczbowo równa względnej masie cząsteczkowej, jeśli jednostkami strukturalnymi substancji są cząsteczki. Masa molowa substancji może być również równa względnej masie atomowej, jeśli jednostkami strukturalnymi substancji są atomy.
Do 1961 roku za jednostkę masy atomowej przyjmowano atom tlenu, ale nie cały atom, ale jego 1/16. Jednocześnie chemiczny i jednostki fizyczne masy nie były takie same. Chemicznych było o 0,03% więcej niż fizycznych.
Obecnie akceptowane w fizyce i chemii ujednolicony system pomiary. Standardowo e.a.m. Wybrano 1/12 masy atomu węgla.
Ryż. 3. Wzór na jednostkę masy atomowej węgla.
Masę molową dowolnego gazu lub pary można bardzo łatwo zmierzyć. Wystarczy zastosować kontrolę. Ta sama objętość substancji gazowej jest równa ilości innej substancji w tej samej temperaturze. Dobrze znanym sposobem pomiaru objętości pary jest określenie ilości wypartego powietrza. Proces ten odbywa się za pomocą bocznego odgałęzienia prowadzącego do urządzenia pomiarowego.
Pojęcie masy molowej jest bardzo ważne dla chemii. Jego obliczenie jest niezbędne do tworzenia kompleksów polimerowych i wielu innych reakcji. W farmaceutykach stężenie danej substancji w substancji określa się za pomocą masy molowej. W opatrzności ważna jest także masa molowa badania biochemiczne(proces wymiany w elemencie).
Obecnie, dzięki rozwojowi nauki, znane są masy cząsteczkowe niemal wszystkich składników krwi, w tym także hemoglobiny.
Czego się nauczyliśmy?
W chemii w ósmej klasie ważnym tematem jest „masa molowa substancji”. Masa molowa jest ważnym parametrem fizycznym i koncepcja chemiczna. Masa molowa jest cechą substancji, stosunkiem masy substancji do liczby moli tej substancji, to znaczy masy jednego mola substancji. Jest mierzona w kg/mol lub gram/mol.
Testuj w temacie
Ocena raportu
Średnia ocena: 4.2. Łączna liczba otrzymanych ocen: 331.
DEFINICJA
Nazywa się stosunek masy (m) substancji do jej ilości (n). masa molowa substancji:
Masę molową wyraża się zwykle w g/mol, rzadziej w kg/kmol. Ponieważ jeden mol dowolnej substancji zawiera tę samą liczbę jednostek strukturalnych, masa molowa substancji jest proporcjonalna do masy odpowiedniego jednostka strukturalna, tj. względna masa atomowa danej substancji (M r):
gdzie κ jest współczynnikiem proporcjonalności, takim samym dla wszystkich substancji. Względna masa cząsteczkowa jest wielkością bezwymiarową. Oblicza się go na podstawie względnych mas atomowych pierwiastków chemicznych wskazanych w Układ okresowy DI. Mendelejew.
Jak wiadomo, masa cząsteczkowa cząsteczki jest równa sumie względnych mas atomowych atomów tworzących cząsteczkę:
Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
M (HX) = Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
Aby nie tracić czasu na każdorazowe obliczanie masy molowej danej substancji, skorzystaj z tabeli mas molowych, która wygląda następująco:
Przykłady rozwiązywania problemów
PRZYKŁAD 1
| Ćwiczenia | Uzupełnij wzory dwóch tlenków miedzi, jeśli udział masowy miedzi w nich wynosi 79,9% i 88,8%. |
| Rozwiązanie |
ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Cu) = 100% - 79,9% = 20,1%; ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Cu) = 100% - 88,8% = 11,2%. Oznaczmy liczbę moli pierwiastków wchodzących w skład związku przez „x” (miedź) i „y” (tlen). Wtedy stosunek molowy będzie wyglądał następująco (zaokrąglimy do liczb całkowitych wartości względnych mas atomowych wziętych z układu okresowego D.I. Mendelejewa): 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. Oznacza to, że wzorem pierwszego tlenku miedzi będzie CuO. 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. Oznacza to, że wzorem drugiego tlenku miedzi będzie Cu 2 O. |
| Odpowiedź | CuO i Cu2O |
PRZYKŁAD 2
| Ćwiczenia | Uzupełnij wzory dwóch tlenków żelaza, jeśli udział masowy żelaza w nich wynosi 77,8% i 70,0%. |
| Rozwiązanie | Udział masowy pierwiastka X w cząsteczce o składzie NX oblicza się za pomocą następującego wzoru: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Znajdźmy ułamek masowy każdego z tlenków miedzi: ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Fe) = 100% - 77,8% = 22,2%; ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Fe) = 100% - 70,0% = 30,0%. Oznaczmy liczbę moli pierwiastków wchodzących w skład związku przez „x” (żelazo) i „y” (tlen). Wtedy stosunek molowy będzie wyglądał następująco (zaokrąglimy do liczb całkowitych wartości względnych mas atomowych wziętych z układu okresowego D.I. Mendelejewa): 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. Oznacza to, że wzorem pierwszego tlenku żelaza będzie FeO. 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. Oznacza to, że wzorem drugiego tlenku żelaza będzie Fe 2 O 3. |
| Odpowiedź | FeO, Fe2O3 |