Unterschied zwischen Formelmasse und Molekülmasse

Die Formelmasse , manchmal auch Formelgewicht genannt und als PF dargestellt, entspricht der Summe der mittleren Atomgewichte aller in der Summenformel eines chemischen Stoffes vorkommenden Atome. Andererseits entspricht die Molekülmasse , auch Molekulargewicht genannt und als PM dargestellt, der durchschnittlichen Masse eines Moleküls oder einer diskreten Einheit einer molekularen Verbindung. Wie die Formelmasse kann die Molekülmasse berechnet werden, indem die durchschnittlichen Atommassen der Atome addiert werden, aus denen das Molekül besteht und die daher in der Summenformel dargestellt sind.

Obwohl sie sich grundlegend unterscheiden, sind die Konzepte der Formelmasse und der Molekülmasse eng miteinander verwandt. Beide werden auf die gleiche Weise berechnet und beide werden mit der gleichen Absicht verwendet. Mit anderen Worten, aus praktischer Sicht sind sie nicht voneinander zu unterscheiden. Aus konzeptioneller Sicht implizieren sie jedoch subtile Unterschiede, die mit der korrekten Verwendung chemischer Terminologie zu tun haben.

Summenformeln und Summenformeln

Um den Unterschied zwischen Formelmasse und Molekülmasse besser zu verstehen, ist es notwendig, den Unterschied zwischen Summenformeln und Summenformeln zu verdeutlichen, da diese Massen im Grunde nichts anderes sind als die Summe der Massen der Atome, die in dem einen oder anderen vorhanden sind Formel.

Molekularformel

Die Summenformel ist eine vereinfachte Darstellung der chemischen Zusammensetzung einer molekularen Substanz. Es gibt die Arten von Atomen an, aus denen ein Molekül besteht, sowie die tatsächliche Anzahl von Atomen jeder Art, die in seiner Struktur vorhanden sind. In diesem Sinne entspricht der Begriff der Summenformel nur molekularen Verbindungen, das heißt solchen, die aus diskreten Einheiten, den sogenannten Molekülen, bestehen, in denen alle Atome durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind und Wechselwirkungen aufweisen. Schwache Intermolekulare vom Van-der-Waals-Typ.

Die Summenformel und ionische Verbindungen

Es ist ein sehr häufiger Fehler, in Bezug auf ionische Verbindungen über die Summenformel zu sprechen. Zum Beispiel wird oft leichtfertig gesagt, dass die „Gesamtformel“ von Natriumchlorid NaCl ist. Dies stellt einen konzeptionellen Fehler dar, da Natriumchlorid keine Moleküle enthält, da es sich um eine ionische Verbindung handelt. Kein Natriumion ist an ein einzelnes Chloridion gebunden, um eine diskrete NaCl-Einheit zu bilden, aber alle sind durch elektrostatische Anziehungskräfte, dh durch Ionenbindung, an alle anderen gebunden.

In einem freien Beispiel würde das bedeuten, dass in einem Klassenzimmer mit 20 männlichen Studenten und 20 weiblichen Studenten, die sich kaum kennen, 20 verlobte Paare sind. Obwohl es tatsächlich für jeden Mann eine Frau gibt, bedeutet dies nicht, dass es eine andere Verbindung zwischen ihnen gibt als die Tatsache, dass sie sich an denselben Orten befinden. In diesem Fall wäre es richtiger zu sagen, dass der Raum aus einer gleichen Anzahl von Männern und Frauen besteht. Genau das will die Formel einer ionischen Verbindung ausdrücken: NaCl bedeutet nicht, dass Natriumchlorid aus „Paaren“ von Chloridionen und Natriumionen besteht, sondern dass im Natriumchlorid von jedem Ion der gleiche Anteil vorhanden ist.

Die Summenformel und die Molekülmasse

Da ionische Verbindungen keine Moleküle bilden, ist es falsch, von der Summenformel einer ionischen Verbindung zu sprechen. Nur molekulare Verbindungen haben eine Summenformel. Als Erweiterung haben nur molekulare Verbindungen eine molekulare Masse .

Beispiele:

• Die Summenformel von Benzol ist C ₆ H ₆ und hat eine Molekülmasse von 78,11 amu.
• Die Summenformel von Wasser ist H ₂ O und es hat eine Molekülmasse von 18,01 amu.
• Die Molekularformel von Glucose ist C ₆ H ₁₂ O ₆ und hat eine Molekülmasse von 180,16 amu.
• Kaliumnitrat hat als ionische Verbindung weder eine Summenformel noch eine Molekülmasse. Was es hat, ist empirische Formel und Massenformel.

empirische Formel

Die Summenformel ist das kleinste Verhältnis ganzer Zahlen, das zwischen den Atomen bestehen kann, aus denen eine chemische Substanz besteht. Basierend auf dem Gesetz der bestimmten Proportionen besteht jede reine Substanz, sei es ionisch oder molekular, aus einer Reihe von Elementen, die in einem festen und wohldefinierten Verhältnis verbunden sind. Die Summenformel besteht dann aus der kleinstmöglichen Kombination ganzer Zahlen, mit der sich dieser Anteil darstellen lässt.

Wie wir gesehen haben, ist Benzol beispielsweise eine molekulare Verbindung, die aus 6 Kohlenstoffen und 6 Wasserstoffatomen besteht, sodass wir sagen können, dass in dieser Substanz die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome in einem Verhältnis von 6:6 stehen. Dieses Verhältnis kann jedoch mit kleineren ganzen Zahlen auf eins vereinfacht werden, was 1:1 ist. Aus diesem Grund können wir sagen, dass die Summenformel von Benzol CH ist.

Summenformel und ionische Verbindungen

Im Gegensatz zu Summenformeln, die nur für Molekülverbindungen gelten, kann die Summenformel auf jede Art von chemischer Substanz angewendet werden, von reinen Elementen bis hin zu ionischen Verbindungen, die durch Molekülverbindungen hindurchgehen. Mit anderen Worten, ionische Verbindungen lassen sich nur durch ihre Summenformel richtig darstellen, während molekulare Verbindungen sowohl durch ihre Summenformel als auch durch ihre Summenformel dargestellt werden können.

Die Summenformel und die Formelmasse

Die Formelmasse stellt die Masse einer Einheit der Summenformel dar und hat daher ihren Namen. Aus dem Vorhergehenden kann abgeleitet werden, dass, während molekulare Verbindungen mit einer molekularen Masse verbunden sind, aber keine ionischen Verbindungen, sowohl die ersteren als auch die letzteren mit einer Masse der Formel verbunden sind .

Bestimmung der Formelmasse einer ionischen Verbindung

Ein wichtiger Punkt sollte bezüglich Summenformel und Formelmasse ionischer Verbindungen geklärt werden. Es gibt einige Situationen, in denen die empirische Formel nicht genau mit der Formel übereinstimmt, die wir verwenden, um einige ionische Verbindungen darzustellen, insbesondere solche, die kovalente mehratomige Ionen mit einer vereinfachenden Formel haben, wie Oxalat (C 2 O 4 _2- ) _, ^Tetrathionat ( S ₄ O ₆ ^– ) oder Peroxid (O ₂ ^2-). Dies liegt daran, dass eine empirische Formel versucht, den minimalen Anteil darzustellen, in dem alle Atome einer Substanz gefunden werden, aber im Fall von ionischen Verbindungen ist es wichtiger, den minimalen Anteil auszudrücken, in dem die Ionen, die sie ausmachen, gefunden werden. besagte Verbindung, aber nicht die einzelnen Atome.

In diesem Sinne müssen wir berücksichtigen, dass bei der Formulierung der Formel einer ionischen Verbindung mehratomige Ionen als diskrete unteilbare Einheiten angesehen werden, auch wenn ihre Indizes weiter vereinfacht werden können.

Beispiel

Betrachten Sie zur Veranschaulichung Kaliumoxalat, eine ionische Verbindung, die aus Oxalationen (C ₂ O ₄ ^2– ) und Kaliumkationen (K ⁺ ) besteht. Für jedes Oxalat werden zwei Kalium benötigt, daher lautet die Formel für diese Verbindung K ₂ C ₂ O ₄ . _{Obwohl diese Formel zu KCO 2} vereinfacht werden könnte (was tatsächlich die Summenformel dieser Verbindung ist), wird zum Zwecke der Bestimmung der Formelmasse in diesem Fall die Vereinfachung nicht durchgeführt, weil es das Oxalation als eine diskrete Einheit betrachtet.

Diese Praxis stellt sicher, dass die Formeln ionischer Verbindungen und ihre jeweiligen Formelmassen immer eindeutig verwendet werden können, um die Anzahl der in einer Probe vorhandenen Ionen jeder Art zu bestimmen.

Berechnung von Formelmasse und Molekülmasse

Wie bereits erwähnt, werden aus praktischer Sicht sowohl die Molekülmasse als auch die Formelmasse auf die gleiche Weise berechnet und verwendet. In beiden Fällen wird die jeweilige Formel verwendet, je nach Fall molekular oder empirisch, und die mittleren Atommassen aller vorhandenen Atome addiert.

Größe und Einheiten der Formelmasse und Molekülmasse

Wenn es um Massen geht, ist klar, dass sowohl die Formel als auch die Molekülmasse in Masseneinheiten ausgedrückt werden müssen. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass beide Massen extrem kleine Größenordnungen haben, da sie die Massen von nur wenigen Atomen darstellen. Aus diesem Grund werden anstelle von Einheiten wie Gramm oder Kilogramm zur Darstellung von Formeln oder Molekülmassen atomare Masseneinheiten oder amu verwendet.

In diesem Sinne ist es falsch zu sagen, dass die Molekülmasse von Wasser 18 g beträgt, da dies in Wirklichkeit die Masse eines Mols Wassermoleküle ist, nicht nur eines. In diesem Fall werden die Begriffe Formel und Molekülmasse mit denen der Molmasse verwechselt , was nicht dasselbe ist.

Beispiele

• Bestimmen Sie die Molekülmasse von Buttersäure, deren Summenformel C ₃ H ₇ COOH ist.

Diese Verbindung hat 4 Kohlenstoffatome, 8 Wasserstoff und 2 Sauerstoff, also ist ihre Molekülmasse oder ihr Molekulargewicht:

PM _C3H7COOH = (4 x PA _C ) + (8 x PA _H ) + (2 x PA _O ) = (4 x 12 amu) + (8 x 1 amu) + (2 x 16 amu) = 88 amu

• Bestimmen Sie die Formelmasse von Calciumphosphat, dessen Summenformel Ca ₃ (PO ₄ ) _{2 ist}

PF _Ca3(PO4)2 = (3 x PA _Ca ) + (2 x PA _P ) + (8 x PA _O ) = (3 x 40 amu) + (2 x 31 amu) + (8 x 16 amu) = 310 uma

Mit der Formel Masse und Molekülmasse

Der Hauptgrund, warum die meisten Menschen die Formelmasse einer ionischen Verbindung oder die Molekülmasse einer molekularen Substanz bestimmen, ist, dass beide numerisch gleich ihren jeweiligen Molmassen sind. Diese stellen die Masse in Gramm eines Mols einer Substanz dar, sodass die Formelmasse und die Molekülmasse dazu dienen, indirekt die Anzahl der Mole zu bestimmen, die in einer Substanzprobe vorhanden sind.

Durch die Anzahl der Mole eröffnet sich die Möglichkeit, alle Arten von stöchiometrischen Berechnungen durchzuführen, unter anderem von der Anzahl der Atome, Ionen oder Moleküle bis hin zu limitierenden Reagenzien, überschüssigen Reagenzien und den unterschiedlichen Arten von Ausbeuten.

Zusammenfassung der Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Formelmasse und Molekülmasse

Die folgende Tabelle fasst alles zusammen, was in diesem Artikel besprochen wurde.

Verweise

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