Hogyan találjuk meg az anyag képletének molekulatömegét. Moláris tömeg

Az atomok és molekulák az anyag legkisebb részecskéi, így mértékegységként kiválaszthatja az egyik atom tömegét, és kifejezheti a többi atom tömegét a kiválasztotthoz viszonyítva. Tehát mi a moláris tömeg, és mi a mérete?

Mi a moláris tömeg?

Az atomtömegek elméletének megalapítója Dalton tudós volt, aki összeállította az atomtömegek táblázatát, és a hidrogénatom tömegét egynek vette.

A moláris tömeg egy mól anyag tömege. A mól viszont egy olyan anyagmennyiség, amely bizonyos számú apró részecskét tartalmaz, amelyek részt vesznek a kémiai folyamatokban. Az egy mólban található molekulák számát Avogadro-számnak nevezzük. Ez az érték állandó és nem változik.

Rizs. 1. Avogadro számának képlete.

Így egy anyag moláris tömege egy mól tömege, amely 6,02 * 10^23 elemi részecskét tartalmaz.

Avogadro száma Amedeo Avagadro olasz tudós tiszteletére kapta a nevét, aki bebizonyította, hogy a molekulák száma egyenlő térfogatú gázokban mindig azonos.

A nemzetközi SI-rendszerben a moláris tömeget kg/mol-ban mérik, bár ezt az értéket általában gramm/mol-ban fejezik ki. Ezt a mennyiséget az angol M betű jelöli, a moláris képlet pedig a következő:

ahol m az anyag tömege, v pedig az anyag mennyisége.

Rizs. 2. A moláris tömeg kiszámítása.

Hogyan találjuk meg egy anyag moláris tömegét?

D. I. Mengyelejev táblázata segít kiszámítani egy adott anyag moláris tömegét. Vegyünk bármilyen anyagot, például kénsavat A képlete a következő: H 2 SO 4. Most forduljunk a táblázathoz, és nézzük meg, mekkora a savban lévő egyes elemek atomtömege. A kénsav három elemből áll - hidrogén, kén, oxigén. Ezen elemek atomtömege rendre 1, 32, 16.

Kiderül, hogy a teljes molekulatömeg 98 atomtömeg-egység (1*2+32+16*4). Így azt találtuk, hogy egy mól kénsav 98 grammot nyom.

Egy anyag moláris tömege számszerűen egyenlő a relatív molekulatömeggel, ha az anyag szerkezeti egységei molekulák. Egy anyag moláris tömege megegyezhet a relatív atomtömeggel is, ha az anyag szerkezeti egységei atomok.

1961-ig egy oxigénatomot vettek atomtömeg-egységnek, de nem egy egész atomot, hanem annak 1/16-át. Ugyanakkor a kémiai és fizikai tömegegységek nem voltak azonosak. A vegyi anyag 0,03%-kal volt több, mint a fizikai.

Jelenleg a fizikában és a kémiában egységes mérési rendszert alkalmaztak. Alapesetben e.a.m. A szénatom tömegének 1/12-e van kiválasztva.

Rizs. 3. A szén atomtömegének mértékegységének képlete.

Bármely gáz vagy gőz moláris tömege nagyon könnyen mérhető. Elég az irányítást használni. Egy gáz halmazállapotú anyag azonos térfogata megegyezik egy másik azonos hőmérsékletű anyag térfogatával. A gőz térfogatának mérésére jól ismert módszer a kiszorított levegő mennyiségének meghatározása. Ezt a folyamatot egy mérőeszközhöz vezető oldalág segítségével hajtják végre.

A moláris tömeg fogalma nagyon fontos a kémiában. Kiszámítása szükséges polimer komplexek létrehozásához és sok más reakcióhoz. A gyógyszeriparban egy adott anyag koncentrációját az anyagban moláris tömeg segítségével határozzák meg. Ezenkívül a moláris tömeg fontos a biokémiai kutatások (az anyagcsere folyamata egy elemben) során.

Napjainkban a tudomány fejlődésének köszönhetően a vér szinte minden összetevőjének molekulatömege ismert, beleértve a hemoglobint is.

A gyakorlati és elméleti kémiában két fogalom létezik és gyakorlati jelentőséggel bír: a molekula (ezt gyakran helyettesítik a molekulatömeg fogalmával, ami nem helyes) és a moláris tömeg. Mindkét mennyiség egy egyszerű vagy összetett anyag összetételétől függ.

Hogyan lehet meghatározni vagy molekuláris? Mindkét fizikai mennyiség nem (vagy szinte nem) található meg közvetlen méréssel, például egy anyag mérlegen történő lemérésével. Kiszámításuk a vegyület kémiai képlete és az összes elem atomtömege alapján történik. Ezek a mennyiségek számszerűen egyenlőek, de méretükben különböznek. atomtömeg-egységekben kifejezve, amelyek egyezményes mennyiségek és a jelöléssel vannak ellátva. e.m., valamint egy másik név - „dalton”. A moláris tömeg mértékegységeit g/molban fejezzük ki.

Az egyszerű anyagok molekulatömege, amelyek molekulái egy atomból állnak, megegyezik a Mengyelejev periódusos rendszerében feltüntetett atomtömegükkel. Például:

• nátrium (Na) - 22,99 a. eszik.;
• vas (Fe) - 55,85 a. eszik.;
• kén (S) - 32,064 a. eszik.;
• argon (Ar) - 39,948 a. eszik.;
• kálium (K) - 39,102 a. eszik.

Az egyszerű anyagok molekulatömegét is, amelyek molekulái egy kémiai elem több atomjából állnak, az elem atomtömegének és a molekulában lévő atomok számának szorzataként számítják ki. Például:

• oxigén (O2) - 16. 2 = 32 a. eszik.;
• nitrogén (N2) - 14,2 = 28 a. eszik.;
• klór (Cl2) - 35. 2 = 70 a. eszik.;
• ózon (O3) - 16. 3 = 48 a. eszik.

A molekulatömegeket úgy számítják ki, hogy összeadják az atomtömeg és az atomok számának szorzatát a molekulában lévő egyes elemek esetében. Például:

• (HCl) - 2 + 35 = 37 a. eszik.;
• (CO) - 12 + 16 = 28 a. eszik.;
• szén-dioxid (CO2) - 12 + 16. 2 = 44 a. eszik.

De hogyan lehet megtalálni az anyagok moláris tömegét?

Ezt nem nehéz megtenni, mivel ez egy adott anyag egységnyi mennyiségének mólokban kifejezett tömege. Vagyis ha az egyes anyagok számított molekulatömegét megszorozzuk egy 1 g/mol állandó értékkel, akkor megkapjuk a moláris tömegét. Például hogyan találja meg a moláris tömeget (CO2)? Ebből következik (12 + 16,2).1 g/mol = 44 g/mol, azaz MCO2 = 44 g/mol. Egyszerű anyagoknál, olyan molekuláknál, amelyek az elemnek csak egy atomját tartalmazzák, ez a g/mol-ban kifejezett mutató számszerűen egybeesik az elem atomtömegével. Például kén esetén MS = 32,064 g/mol. Egy egyszerű anyag moláris tömegének meghatározását, amelynek molekulája több atomból áll, az oxigén példájával lehet megtudni: MO2 = 16. 2 = 32 g/mol.

Itt példákat adunk konkrét egyszerű vagy összetett anyagokra. De lehetséges-e és hogyan lehet megtalálni egy több komponensből álló termék moláris tömegét? A molekulatömeghez hasonlóan a többkomponensű keverék moláris tömege is additív mennyiség. Egy komponens moláris tömegének és a keverékben való részesedésének szorzatának összege: M = ∑Mi. Xi, azaz mind az átlagos molekula-, mind az átlagos moláris tömeg kiszámítható.

A levegő példájával, amely körülbelül 75,5% nitrogént, 23,15% oxigént, 1,29% argont és 0,046% szén-dioxidot tartalmaz (a fennmaradó, kisebb mennyiségben található szennyeződéseket figyelmen kívül hagyhatjuk): Mair = 28. 0,755 + 32. 0,2315 + 40 . 0,129 + 44. 0,00046 = 29,08424 g/mol ≈ 29 g/mol.

Hogyan találjuk meg egy anyag moláris tömegét, ha a periódusos rendszerben feltüntetett atomtömegek meghatározásának pontossága eltérő? Egyes elemeknél tizedes pontossággal, másoknál százados, másoknál ezred pontossággal, és olyan elemeknél, mint a radon - egész, a mangánnál a tízezres pontossággal.

A moláris tömeg kiszámításakor nincs értelme tizedesnél nagyobb pontosságú számításokat végezni, mivel gyakorlati alkalmazásuk van, amikor maguk a vegyi anyagok vagy reagensek tisztasága nagy hibát okoz. Mindezek a számítások hozzávetőlegesek. De ahol a vegyészek nagyobb pontosságot igényelnek, bizonyos eljárások segítségével megfelelő korrekciókat hajtanak végre: megállapítják az oldat titerét, kalibrációt végeznek standard mintákkal stb.

Ez egy kémiai vegyület ma molekulájának tömegének aránya a C+12 szénatom tömegének 1/12-éhez: Mr = ma/(1/12mc) = (12ma)/mc. A relatív molekulatömeg egy dimenzió nélküli mennyiség, D.I. Mengyelejev táblázata segít meghatározni a relatív molekulatömeget azáltal, hogy az atomtömeg értékeket két-három számjegyre kerekíti. A relatív atomtömeget Ar jelöli, értéke az elemek periódusos rendszerében az elem kémiai jele alatt van feltüntetve. Egy anyag relatív molekulatömege megegyezik az összes elem relatív atomtömegének összegével (beleértve az indexeket is). . Tehát hogyan kell kiszámítani például egy vízmolekula (H2O) relatív molekulatömegét: Mr (víz) = 2Ar (H) + Ar (O) ≈ 2 1 + 16 = 18 A víz relatív molekulatömege 18 és ez azt jelenti, hogy a vízmolekula tömege 18-szor nagyobb, mint egy C+12 atom tömegének 1/12-e.

A keverék két vagy több anyag, amelyek a térben váltakoznak egymással. Ebben az esetben az elmozduló alkatrészek tulajdonságai változatlanok maradnak. Hogyan lehet megtalálni a keverék tömegét? A keverék tömege megegyezik a keveréket alkotó komponensek tömegének összegével. mcm = m1 + m2+….. mi. Az i komponensből álló és V térfogatú keverék keverékének ρ(cm) sűrűségét a következő képlet határozza meg: ρ (cm)= m/V =(m1+m2+…+mi)/V = m1/V + m2/V +… + mi/V = ρ1 + ρ2 +…+ ρihol m1, m2,………..mi; és ρ1,ρ2,…..ρi - a keverék egyes komponenseinek tömege és sűrűsége A keverék komponenseinek sűrűsége a referenciakönyvek alapján van meghatározva ρ2 +…+ ρi)V

Az anyagok molekulákból állnak, a molekula az adott anyag legkisebb részecskéje. Hogyan határozható meg egy molekula tömege? Egy anyag egy molekulájának tömegét úgy határozhatjuk meg, hogy az anyag moláris tömegét elosztjuk az egy mólban lévő molekulák számával, vagyis az Avogardo-számmal. Ezért m0 = M/NA. A moláris tömeg számszerűen megegyezik a molekulatömeggel, de méretei különböznek. Mérete g/mol Például a víz moláris tömege 18 g/mol A vízmolekula tömegének meghatározásához osszuk el a 18-at Avogadro-számmal NA = 6,022×10^23:18/(6,022×10). ^23) = 2,99 10^-23 Hasonló módon eljárva könnyű megtalálni egy ismert kémiai képletű anyag molekulájának tömegét.

Az anyagok többféle állapotban létezhetnek - szilárd, folyékony és gáz halmazállapotúak. A gázok folyamatosan változtatják alakjukat és térfogatukat. Hogyan kell kiszámítani a gáz tömegét? A gáz állapotegyenlete összefügg a gázt jellemző termodinamikai paraméterekkel - p nyomás, V térfogat és T hőmérséklet: рV = (m/M)RT, ahol m a gáz tömege, M a moláris tömege, R az univerzális gázállandó. Egy gáz tömege akkor határozható meg, ha ismertek az állapotparaméterek: m = pVM/RT Az R-nek nevezett univerzális gázállandó 8,314 J/(K.mol) vagy 1,987 cal/(K.mol). Ez egy univerzális állandó – egy alapvető fizikai állandó.

Az oldatok egy homogén többkomponensű rendszer, amely oldószerből, oldott anyagokból és kölcsönhatásuk termékeiből áll. Hogyan határozzuk meg az oldat tömegét? Az oldat tömegét az oldat tömegének meghatározására szolgáló képlet segítségével találhatja meg: m (oldat) = m (anyag) + m (oldószer). A megoldások mindenhol megtalálhatók. Például a szén-dioxid (CO2) vizes oldata az ismerős szénsavas víz. A víz egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy képes feloldani a különféle anyagokat. Az oldatok lehetnek gázneműek, de a folyékony keverékeket a kémiában egyszerűen oldatoknak nevezik. A víz a leggyakrabban használt szervetlen oldószer.

Egy anyag relatív molekulatömege azt mutatja meg, hogy egy adott anyag molekulája hányszor nehezebb, mint egy tiszta szénatom 1/12-e. Megtalálható, ha kémiai képlete ismert a Mengyelejev-féle elemperiódusos rendszer segítségével. Ellenkező esetben használjon más módszereket a molekulatömeg meghatározására, szem előtt tartva, hogy számszerűen megegyezik az anyag gramm/mol-ban kifejezett moláris tömegével.

Szükséged lesz

• - a kémiai elemek periódusos rendszere;
• - lezárt tartály;
• - mérleg;
• - nyomásmérő;
• - hőmérő.

Utasítás

• Ha egy anyag kémiai képlete ismert, határozza meg a molekulatömegét a Mengyelejev-féle kémiai elemek periódusos rendszerével. Ehhez határozza meg azokat az elemeket, amelyek szerepelnek az anyag képletében. Ezután keresse meg a relatív atomtömegüket a táblázatban. Ha az atomtömeg a táblázatban törtként van ábrázolva, kerekítse a legközelebbi egész számra. Ha egy kémiai képlet egy adott elem több atomját tartalmazza, akkor egy atom tömegét szorozzuk meg számukkal. Adjuk hozzá a kapott atomtömegeket, és kapjuk meg az anyag relatív molekulatömegét.
• Például a kénsav H2SO4 molekulatömegének meghatározásához keresse meg a képletben szereplő elemek relatív atomtömegét: hidrogén, kén és oxigén Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar (O)=16. Figyelembe véve, hogy egy molekulában 2 hidrogénatom és 4 oxigénatom van, számítsa ki az anyag molekulatömegét Mr(H2SO4)=2 1+32+4∙16=98 atomtömeg-egység.
• Ha ismeri az anyag mennyiségét mólokban ν és az m anyag tömegét grammban kifejezve, akkor ehhez határozza meg a tömegét az M=m/ν anyag mennyiségével. Számszerűen egyenlő lesz a relatív molekulatömegével.
• Ha ismert egy N anyag molekuláinak száma és m tömege, akkor határozzuk meg a moláris tömegét. Ez egyenlő lesz a molekulatömeggel, ha megtaláljuk a grammban megadott tömeg és az ebben a tömegben lévő anyag molekuláinak számának arányát, és az eredményt megszorozzuk az Avogadro-állandóval, NА=6,022^23 1/mol (M=m∙N). /NA).
• Egy ismeretlen gáz molekulatömegének meghatározásához keresse meg a tömegét egy lezárt, ismert térfogatú tartályban. Ehhez szivattyúzza ki belőle a gázt, vákuumot hozva létre. Mérjük le a hengert. Ezután pumpálja vissza a gázt, és találja meg újra a tömegét. Az üres és a felfújt henger tömegkülönbsége megegyezik a gáz tömegével. Mérje meg a henger belsejében lévő nyomást egy nyomásmérővel Pascalban, a hőmérsékletet pedig Kelvinben. Ehhez mérje meg a környező levegő hőmérsékletét, ez egyenlő lesz a henger belsejében lévő hőmérséklettel Celsius-fokban, a Kelvinre való átszámításhoz adjon hozzá 273-at a kapott értékhez. Határozza meg a gáz moláris tömegét a szorzat megkeresésével a T hőmérséklet, az m gáztömeg és az R univerzális gázállandó (8, 31). A kapott számot el kell osztani a P nyomás és a V térfogat m³-ben mért értékével (M=m 8,31 T/(P V)). Ez a szám a vizsgált gáz molekulatömegének felel meg.

Molekulatömeg- az anyag egyik legfontosabb jellemzője. Ez a fogalom szorosan összefügg a molekula meghatározásával.

A nem molekuláris anyagok feltételes szerkezeti részecskéihez (képletegységeihez) a „képlettömeg” fogalmát használják.

Az anyag szerkezeti egységeinek tömege nagyon kicsi. Ezért relatív tömegeket használnak rájuk.

A relatív molekulatömeget jelöljük Úr .

A nem molekuláris anyagok relatív képlettömegét is jelöljük Úr .

A relatív molekulatömegek értékeit széles körben használják különféle kémiai, fizikai és kémiai-technikai számításokban. Ezért fontos, hogy ki tudjuk számolni őket.

Egy anyag relatív molekulatömegének kiszámítása a kémiai képletből. Egy anyag kémiai képletével nemcsak az összetételét jellemezheti, hanem kiszámíthatja a relatív molekulatömeget vagy (nem molekuláris vegyületek esetén) a relatív képlettömeget is.

Relatív molekulatömeg a molekulába belépő atomok relatív tömegéből áll, számukat figyelembe véve.

Példa. Számoljunk a kénsav relatív molekulatömege H 2 SO 4 (9.1. ábra). A kénsavmolekula relatív tömege két hidrogénatom, egy kénatom és négy oxigénatom relatív tömegének összegéből áll:

Mr (H2S04) = 2A r (H) + A r (S) + 4A r (0);

Mr (H2S04) = 2. 1 + 32 + 4 . 16 = 98.

A nem molekuláris anyagok relatív képlettömegeit ugyanígy számítjuk ki.

Példa. Számoljunk a kalcium-fluorid relatív képlettömege CaF 2 (9.2. ábra). A kalcium-fluorid képletegységének relatív tömege a kalcium-kation Ca 2+ és két fluorid anion F - relatív tömegének összegéből áll:

M r (CaF 2) = A r (Ca) + 2A r (F); M r (CaF 2) = 40 + 2. 19 = 78.

Rizs. 9.3. Az uvarovit összetétele és szerkezete

Az anyagok kémiai képlete gyakran zárójeleket tartalmaz. Például az ásványi uvarovit összetételét a Ca 3 Cr 2 (SiO 4) 3 kémiai képlet írja le. Az uvarovit ionos kristály (9.3. ábra). Képletegységének relatív tömege a következőképpen számítható ki: Anyag az oldalról

Mr (Ca 3Cr 2 (SiO 4) 3) = 3A r (Ca) + 2A r (Cr) + 3;

Mr (Ca3Cr2(SiO4)3) = 3. 40 + 2. 52 + 3 (28 + 4,16) = 500.

Kérjük, vegye figyelembe: a kémiai képletben a zárójeleken kívül megjelenő indexeket így ejtik - kétszer, háromszor stb.

A Coca-Cola ital összetétele H 2 vizet tartalmazO, szén-dioxid CO 2, szén H 2 CO 3 és foszfor H 3 RO 4 savak, szacharóz (cukor) C 12 H 22O 11, koffeinC 8H 10N 4O2.

Ezen az oldalon a következő témákban található anyagok: