Πώς να υπολογίσετε τη μοριακή μάζα

Ο υπολογισμός της μοριακής μάζας είναι απαραίτητος για τη διενέργεια οποιουδήποτε στοιχειομετρικού υπολογισμού που αφορά τη μάζα ή τον όγκο των χημικών ενώσεων. Αυτό περιλαμβάνει υπολογισμούς που σχετίζονται τόσο με τις χημικές αντιδράσεις όσο και με τη σύνθεση των διαφορετικών τύπων ενώσεων που είναι γνωστά στην επιστήμη.

Τι είναι η μοριακή μάζα;

Όπως υποδηλώνει το όνομά του, η γραμμομοριακή μάζα δεν είναι τίποτα άλλο από τη μάζα ενός γραμμομορίου ατόμων, μορίων ή μονάδων τύπου. Δηλαδή, αντιπροσωπεύει το άθροισμα των μαζών ενός αριθμού Avogadro αυτών των σωματιδίων, ή, το ίδιο, των 6.022,10 ²³ σωματιδίων.

Η μοριακή μάζα εκφράζεται σε μονάδες μάζας ανά mole ή μάζα ανά mole ^-1 . Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μονάδες στον επιστημονικό τομέα και στις περισσότερες χώρες που έχουν υιοθετήσει το Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι οι g/mol.

Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες μονάδες που χρησιμοποιούνται συχνά στη μηχανική, όπως kg/mol. Σε χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Λιβερία, όπου χρησιμοποιείται το αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων, χρησιμοποιείται συχνά lb/lb-mol.

Βήματα για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας

Ο υπολογισμός της μοριακής μάζας είναι πολύ απλός. Το μόνο που χρειαζόμαστε είναι να αθροίσουμε τις μοριακές μάζες όλων των ατόμων που αποτελούν μια χημική ουσία. Για να γίνει αυτό, χρειαζόμαστε μόνο έναν περιοδικό πίνακα και να γνωρίζουμε τον χημικό τύπο της ουσίας. Ακολουθούν τα βήματα που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας οποιασδήποτε ένωσης ή χημικής ουσίας.

Βήμα 1: Γράψτε τον χημικό τύπο και προσδιορίστε ποια στοιχεία υπάρχουν

Οι χημικές ουσίες, τόσο στοιχεία όσο και χημικές ενώσεις, μπορούν να αντιπροσωπεύονται από διαφορετικούς τύπους χημικών τύπων. Στην απλούστερη περίπτωση, ο τύπος είναι απλώς μια ταξινομημένη λίστα των στοιχείων που συνθέτουν την ουσία μαζί με τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου που υπάρχουν.

Ωστόσο, υπάρχουν περιπτώσεις όπου παρουσιάζονται δομικοί τύποι που δυσκολεύουν τον υπολογισμό της μοριακής μάζας, επομένως είναι προτιμότερο να μετατρέπονται τέτοιοι δομικοί τύποι σε ευανάγνωστους μοριακούς τύπους.

Παράδειγμα:

Το ακόλουθο σχήμα δείχνει τον συντακτικό τύπο του 2-οξοπροπανοϊκού νατρίου. Καθώς η δομή είναι γραμμένη, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η μοριακή μάζα, επομένως το πρώτο βήμα είναι να πάρουμε τον δομικό τύπο και να καθορίσουμε τον μοριακό τύπο του.

Όπως μπορείτε να δείτε, σε αυτή την περίπτωση η ένωση αποτελείται από άτομα άνθρακα, υδρογόνου, οξυγόνου και νατρίου.

Βήμα 2: Μετρήστε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου που υπάρχει

Η δεύτερη σημαντική πληροφορία που χρειαζόμαστε είναι ο αριθμός των ατόμων κάθε τύπου στην ένωση. Ο αριθμός αυτός είναι εμφανής σε περιπτώσεις που έχουμε τον απλό μοριακό τύπο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο απλός μοριακός τύπος αποτελείται ακριβώς από μια λίστα με τα σύμβολα κάθε στοιχείου που συνθέτει την ουσία, με δείκτη που υποδεικνύει πόσες φορές εμφανίζεται το εν λόγω στοιχείο στη δομή. Ωστόσο, πρέπει να δοθεί προσοχή στους μοριακούς τύπους που έχουν παρενθέσεις και άλλα σύμβολα ομαδοποίησης, καθώς οι δείκτης αυτών των παρενθέσεων πολλαπλασιάζουν όλους τους εσωτερικούς δείκτες.

Είναι βολικό να τακτοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες σε έναν μικρό πίνακα για να διευκολύνετε τους υπολογισμούς αργότερα. Εκτός από το σύμβολο κάθε στοιχείου και τον αριθμό των ατόμων κάθε τύπου, θα προσθέσουμε επίσης άλλες δύο στήλες και μία σειρά:

• Μια στήλη για την ατομική μάζα κάθε στοιχείου
• Μια άλλη στήλη για τη συνολική μοριακή μάζα που κάθε στοιχείο συνεισφέρει στη μοριακή μάζα της ένωσης.
• Μία σειρά στο τέλος για τον υπολογισμό της συνολικής μοριακής μάζας.

Παράδειγμα:

Στην περίπτωση του 2-οξοπροπανοϊκού νατρίου που φαίνεται παραπάνω, ο τύπος είναι C ₃ H ₃ NaO ₃ , επομένως αυτή η ένωση περιέχει 3 άτομα C, 3 άτομα Η, 1 άτομο Na και 3 άτομα O. Ο πίνακας θα μοιάζει με αυτό:

Ο συνολικός αριθμός των ατόμων δεν σχετίζεται με τον υπολογισμό της μοριακής μάζας, αλλά σε ορισμένους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς είναι χρήσιμος.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Πρέπει να δίνεται προσοχή με τις σύνθετες φόρμουλες που περιέχουν νερά ενυδάτωσης. Πρώτον, επειδή είναι πολύ συνηθισμένο να ξεχνάμε να προσθέτουμε τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου του νερού στον συνολικό αριθμό αυτών των ατόμων κατά τον υπολογισμό της μοριακής μάζας. Δεύτερον, επειδή τα νερά ενυδάτωσης έχουν συνήθως έναν συντελεστή που δείχνει τον αριθμό των μορίων νερού που υπάρχουν ανά μονάδα της άνυδρης ένωσης, πράγμα που σημαίνει ότι ο συνολικός αριθμός των ατόμων Η και Ο που υπάρχουν στο νερό πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον εν λόγω συντελεστή για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας σωστά.

Παράδειγμα:

Στην περίπτωση του πενταένυδρου θειικού χαλκού (II), κάθε μονάδα θειικού χαλκού συνδέεται με 5 μόρια νερού, όπως φαίνεται από τον πλήρη τύπο: CuSO 4 · 5H 2 O. Στην περίπτωση αυτή, ο συνολικός αριθμός _{υδρογόνων} είναι ₅ x 2 = 10 και ο συνολικός αριθμός των οξυγόνων είναι 4 + 5 x 1 = 9.

Βήμα 3: Βρείτε τις ατομικές μάζες των στοιχείων σε έναν περιοδικό πίνακα

Οι τιμές των αντίστοιχων μοριακών ατομικών μαζών μπορούν να βρεθούν σε οποιονδήποτε περιοδικό πίνακα. Αυτά δείχνουν στην πραγματικότητα τη σχετική ατομική μάζα κάθε στοιχείου, αλλά αυτή είναι αριθμητικά ίση με τη μοριακή μάζα, οπότε το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να προσθέσετε τις μονάδες g/mol (ή lb/lb-mol αν χρησιμοποιείτε το σύστημα) . imperial) κατά την τοποθέτηση του αποτελέσματος των υπολογισμών.

Ο περιοδικός πίνακας παραθέτει όλα τα γνωστά στοιχεία ταξινομημένα με βάση τον ατομικό τους αριθμό. Κάθε στοιχείο βρίσκεται σε ένα κελί που περιέχει ποικίλες ποσότητες πληροφοριών, αλλά σχεδόν όλα περιλαμβάνουν τις σχετικές ατομικές μάζες κάπου. Για να μάθετε ποια δεδομένα αντιστοιχούν στην ατομική μάζα, θα πρέπει να δείτε το υπόμνημα, το οποίο βρίσκεται γενικά στον κενό χώρο πάνω από τα μέταλλα μετάπτωσης.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα παράδειγμα αυτού του μύθου, τονίζοντας το πεδίο όπου η σχετική ατομική μάζα κάθε στοιχείου εμφανίζεται στον συγκεκριμένο περιοδικό πίνακα.

Όπως μπορούμε να δούμε, σε αυτή την περίπτωση οι ατομικές μάζες αντιστοιχούν στα δεδομένα που βρίσκονται στην επάνω αριστερή γωνία κάθε κυττάρου. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα, επομένως είναι σημαντικό να ελέγχετε πάντα το υπόμνημα για να αποφύγετε τη χρήση λανθασμένων δεδομένων.

Αφού εντοπιστούν όλα τα στοιχεία που χρειαζόμαστε, συμπληρώνουμε τον πίνακα με τις αντίστοιχες ατομικές μάζες.

Παράδειγμα

Συνεχίζοντας με το παράδειγμα του 2-οξοπροπανοϊκού νατρίου, μετά την προσθήκη των ατομικών μαζών, ο πίνακας μοιάζει με αυτό:

Βήμα 4: Πολλαπλασιάστε και προσθέστε

Για να βρούμε τη συνολική μάζα που κάθε στοιχείο συνεισφέρει στη μοριακή μάζα της ένωσης, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την ατομική μάζα καθενός με τον αριθμό των ατόμων αυτού του τύπου που υπάρχουν στον τύπο. Μόλις πραγματοποιηθεί αυτή η επέμβαση, όλα τα αποτελέσματα προστίθενται για να ληφθεί η μοριακή μάζα. Σε αυτό το σημείο, προστίθενται οι αντίστοιχες μονάδες ( g/mol ή lb/lb-mol, ανάλογα με την περίπτωση) .

Παράδειγμα

Στο παράδειγμά μας, αυτό σημαίνει πολλαπλασιασμό των τιμών στη δεύτερη και τρίτη στήλη, την τοποθέτηση των αποτελεσμάτων στην τελευταία στήλη και, στη συνέχεια, την προσθήκη αυτών των τιμών για να ληφθεί η μοριακή μάζα:

Μοριακή μάζα, ατομική μάζα, μοριακή μάζα και μάζα τύπου

Πριν μάθετε πώς να υπολογίζετε τη μοριακή μάζα, θα πρέπει να διευκρινιστούν εν συντομία ορισμένες συχνά συγχυμένες σχετικές έννοιες. Αυτές είναι οι έννοιες της ατομικής μάζας, της μοριακής μάζας και της μάζας τύπου , που συχνά χρησιμοποιούνται εναλλακτικά με τη μοριακή μάζα. Ωστόσο, δεν είναι το ίδιο.

Όπως μπορεί να συναχθεί από τα ονόματα, η ατομική, η μοριακή μάζα και η μάζα του τύπου αντιστοιχούν στη μάζα ενός ατόμου, ενός μορίου και μιας μονάδας τύπου, αντίστοιχα. Αντίθετα, η μοριακή μάζα αντιπροσωπεύει τη μάζα ενός mole τέτοιων σωματιδίων. Επιπλέον, επειδή είναι μάζες, αυτές οι τρεις μεταβλητές εκφράζονται σε μονάδες μάζας που μπορεί να είναι γραμμάρια, κιλά, λίβρες ή οποιαδήποτε άλλη, αν και συνηθίζεται να χρησιμοποιείται μια ειδική μονάδα που ονομάζεται μονάδα ατομικής μάζας.

Παρά τις διαφορές τους, δεδομένου του ορισμού του mole και της μονάδας ατομικής μάζας, η τελευταία είναι αριθμητικά ίση με τη μοριακή μάζα, η οποία αντιπροσωπεύει την πηγή της σύγχυσης.

Ατομικές και μοριακές μάζες και σχετικοί τύποι

Σε εννοιολογικό επίπεδο, το να μιλάμε για τον υπολογισμό μιας μοριακής μάζας με την προσθήκη ατομικών μαζών είναι λάθος. Ωστόσο, σε πρακτικό επίπεδο δεν έχει καμία διαφορά, καθώς οι μοριακές ατομικές μάζες και οι ατομικές μάζες που εκφράζονται σε amu (μονάδες ατομικής μάζας) είναι αριθμητικά ίσες.

Ωστόσο, τόσο αυτή η σύγχυση όσο και τυχόν προβλήματα με τις αυτοκρατορικές μονάδες επιλύονται χρησιμοποιώντας μονάδες σχετικής μάζας αντί για απόλυτες τιμές. Αυτές οι σχετικές μάζες αποτελούνται από τις αντίστοιχες ατομικές ή μοριακές μάζες διαιρεμένες με το ένα δωδέκατο της μάζας του ισοτόπου άνθρακα-12. Αυτή η διαίρεση προκαλεί την ακύρωση των μονάδων και επομένως όλες οι σχετικές μάζες είναι αδιάστατες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε πλαίσιο απλώς πολλαπλασιάζοντας με την απόλυτη ή τη μοριακή μάζα του άνθρακα-12 διαιρούμενη με το 12.

Παράδειγμα υπολογισμού μοριακής μάζας

Υπολογισμός της μοριακής μάζας επταένυδρου θειικού σιδήρου

Βήμα 1: Ο τύπος αυτής της ένωσης είναι Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ · 7H ₂ O, επομένως αποτελείται από σίδηρο (Fe), θείο (S), οξυγόνο (O) και υδρογόνο (H).

Βήμα 2: Ο συνολικός αριθμός κάθε στοιχείου είναι:

• Πίστη = 2
• S = 1 x 3 = 3
• Ή = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
• H = 7 x 2 = 14

Βήμα 3: Οι σχετικές ατομικές μάζες που λαμβάνονται από τον περιοδικό πίνακα είναι:

• Πίστη = 55.845
• S = 32.060
• Ή = 15.999
• Η = 1.008

Βήμα 4:

βιβλιογραφικές αναφορές

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΟΡΜΙΑΚΗΣ ΜΑΖΑΣ . (2021, 26 Ιανουαρίου). Μάθημα για το UNAM. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar

Πώς να υπολογίσετε το Μοριακό Βάρος ; Παραδείγματα και ασκήσεις . (2021, 18 Μαΐου). Unibetas. https://unibetas.com/molecular-weight/

Έννοια μοριακού βάρους . (ν). Ουάου. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular

Παραδείγματα Μοριακής Μάζας . (2015, 18 Οκτωβρίου). Chemistry.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

Guerra M., L. (2019). Στοιχειομετρικές αντιδράσεις . ΗΑΕ. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

Meyer. (ν). Δελτίο Δεδομένων Ασφαλείας – Ένυδρο θειικό σίδηρο . Χημικά αντιδραστήρια Meyer. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf