Ero kaavan massan ja molekyylimassan välillä

Kaavan massa , jota joskus kutsutaan myös kaavan painoksi ja joka esitetään muodossa PF, vastaa kaikkien kemiallisen aineen empiirisessä kaavassa olevien atomien keskimääräisten atomipainojen summaa. Toisaalta molekyylimassa , jota kutsutaan myös molekyylipainoksi ja joka esitetään PM:nä, vastaa molekyylin tai molekyyliyhdisteen erillisen yksikön keskimääräistä massaa. Kuten kaavamassa, molekyylimassa voidaan laskea lisäämällä molekyylin muodostavien ja siksi molekyylikaavassa esitettyjen atomien keskimääräiset atomimassat.

Vaikka kaavamassan ja molekyylimassan käsitteet ovat olennaisesti erilaisia, ne liittyvät läheisesti toisiinsa. Molemmat lasketaan samalla tavalla ja molempia käytetään samalla tarkoituksella. Toisin sanoen käytännön näkökulmasta niitä ei voi erottaa toisistaan. Käsitteellisestä näkökulmasta katsottuna ne kuitenkin viittaavat hienovaraisiin eroihin, jotka liittyvät kemiallisen terminologian oikeaan käyttöön.

Molekyylikaavat ja empiiriset kaavat

Kaavan massan ja molekyylimassan välisen eron ymmärtämiseksi paremmin on tarpeen selventää eroa empiiristen kaavojen ja molekyylikaavojen välillä, koska periaatteessa nämä massat eivät ole muuta kuin toisessa tai toisessa läsnä olevien atomien massojen summa. kaava.

molekyylikaava

Molekyylikaava on yksinkertaistettu esitys molekyyliaineen kemiallisesta koostumuksesta. Se osoittaa atomityypit, jotka muodostavat molekyylin, sekä kunkin tyypin atomien todellisen määrän sen rakenteessa. Tässä mielessä molekyylikaavan käsite vastaa vain molekyyliyhdisteitä, eli niitä, jotka muodostuvat erillisistä yksiköistä, joita kutsutaan molekyyleiksi ja joissa kaikki atomit ovat liittyneet toisiinsa kovalenttisten sidosten avulla ja joissa esiintyy vuorovaikutuksia. Heikot van der Waalsin tyyppiset molekyylien väliset molekyylit.

Molekyylikaava ja ioniyhdisteet

On hyvin yleinen virhe puhua molekyylikaavasta ioniyhdisteiden yhteydessä. Esimerkiksi usein sanotaan huolimattomasti, että natriumkloridin ”molekyylikaava” on NaCl. Tämä on käsitteellinen virhe, koska koska se on ioninen yhdiste, natriumkloridissa ei ole molekyylejä. Mikään natriumioni ei ole sidottu yhteen kloridi-ioniin muodostaen erillisen NaCl-yksikön, vaan kaikki ovat sitoutuneet kaikkiin muihin sähköstaattisten vetovoimien eli ionisidoksen avulla.

Vapaassa esimerkissä se vastaisi sanomista, että luokassa, jossa on 20 miesopiskelijaa ja 20 naisopiskelijaa, jotka tuskin tuntevat toisiaan, on 20 kihlaparia. Vaikka todellisuudessa jokaiselle miehelle on naaras, tämä ei tarkoita, että heidän välillään olisi mitään muuta yhteyttä kuin se, että he ovat samoissa paikoissa. Tässä tapauksessa olisi oikeampaa sanoa, että huone koostuu yhtä suuresta määrästä miehiä ja naisia. Juuri tätä ionisen yhdisteen kaava pyrkii ilmaisemaan: NaCl ei tarkoita, että natriumkloridi koostuu kloridi-ionien ja natriumionien ”pareista”, vaan että natriumkloridissa on sama osuus jokaisesta ionista.

Molekyylikaava ja molekyylimassa

Koska ioniset yhdisteet eivät muodosta molekyylejä, on väärin puhua ionisen yhdisteen molekyylikaavasta. Vain molekyyliyhdisteillä on molekyylikaava. Laajennuksena vain molekyyliyhdisteillä on molekyylimassa .

Esimerkkejä:

• Bentseenin molekyylikaava on C ₆ H ₆ ja sen molekyylimassa on 78,11 amu.
• Veden molekyylikaava on H ₂ O ja sen molekyylimassa on 18,01 amu.
• Glukoosin molekyylikaava on C ₆ H ₁₂ O ₆ ja sen molekyylimassa on 180,16 amu.
• Kaliumnitraatilla, joka on ioninen yhdiste, ei ole molekyylikaavaa eikä molekyylimassaa. Sillä on empiirinen kaava ja massakaava.

empiirinen kaava

Empiirinen kaava on kokonaislukujen vähimmäissuhde, joka voi olla kemiallisen aineen muodostavien atomien välillä. Määrällisten suhteiden lain perusteella jokainen puhdas aine, oli se sitten ioninen tai molekyylinen, koostuu joukosta alkuaineita, jotka liittyvät kiinteään ja tarkasti määritellyyn suhteeseen. Empiirinen kaava koostuu siis pienimmästä mahdollisesta kokonaislukujen yhdistelmästä, jolla tämä suhde voidaan esittää.

Esimerkiksi, kuten olemme nähneet, bentseeni on molekyyliyhdiste, joka koostuu 6 hiilestä ja 6 vedystä, joten voimme sanoa, että tässä aineessa hiili- ja vetyatomit ovat suhteessa 6:6. Tämä suhde voidaan kuitenkin yksinkertaistaa pienemmillä kokonaisluvuilla, joka on 1:1. Tästä syystä voimme sanoa, että bentseenin empiirinen kaava on CH.

Empiirinen kaava ja ioniset yhdisteet

Toisin kuin molekyylikaavoja, jotka koskevat vain molekyyliyhdisteitä, empiiristä kaavaa voidaan soveltaa mihin tahansa kemialliseen aineeseen, puhtaista alkuaineista ioniyhdisteisiin, jotka kulkevat molekyyliyhdisteiden läpi. Toisin sanoen, ainoa oikea tapa esittää ioniyhdisteitä on niiden empiirinen kaava, kun taas molekyyliyhdisteet voidaan esittää sekä niiden empiirisellä että molekyylikaavalla.

Empiirinen kaava ja kaavan massa

Kaavamassa edustaa empiirisen kaavan yksikön massaa, ja sieltä se saa nimensä. Edellä olevasta voidaan päätellä, että vaikka molekyyliyhdisteet liittyvät molekyylimassaan, mutta eivät ioniyhdisteet, sekä edellinen että jälkimmäinen liittyvät kaavan massaan .

Ioniyhdisteen kaavamassan määrittäminen

Ioniyhdisteiden empiiristä kaavaa ja kaavamassaa koskeva tärkeä seikka on selvennettävä. Joissakin tilanteissa empiirinen kaava ei ole täsmälleen sama kaavan kanssa, jota käytämme edustamaan joitain ioniyhdisteitä, erityisesti sellaisia, joissa on kovalenttisia polyatomisia ioneja, joilla on yksinkertaistettu kaava, kuten oksalaatti (C 2 O 4 _2- ) _, ^{tetrationaatti} ( S ₄ O ₆ ^– ) tai peroksidi (O ₂ ^2-). Tämä johtuu siitä, että empiirinen kaava pyrkii edustamaan vähimmäisosuutta, jossa aineen kaikki atomit löytyvät, mutta ionisten yhdisteiden tapauksessa on tärkeämpää ilmaista pienin osuus, jossa muodostavat ionit löytyvät. mainittu yhdiste, mutta ei yksittäiset atomit.

Tässä mielessä on otettava huomioon, että ilmaistaessa ionisen yhdisteen kaavaa moniatomiset ionit otetaan diskreeteiksi jakamattomiksi yksiköiksi, vaikka niiden alaindeksiä voidaan edelleen yksinkertaistaa.

Esimerkki

Tämän havainnollistamiseksi harkitse kaliumoksalaattia, joka on ioninen yhdiste, joka koostuu oksalaatti-ioneista (C ₂ O ₄ ^2- ) ja kaliumkationeista (K ⁺ ). Jokaista oksalaattia kohden tarvitaan kaksi kaliumia, joten tämän yhdisteen kaava on K ₂ C ₂ O ₄ . Vaikka tämä kaava voitaisiin yksinkertaistaa KCO _2: ksi (joka on itse asiassa tämän yhdisteen empiirinen kaava), kaavan massan määrittämiseksi tässä tapauksessa yksinkertaistamista ei tehdä, koska se on. Tarkastellaan oksalaatti-ionia erillisenä yksikkönä.

Tämä käytäntö varmistaa, että ioniyhdisteiden kaavoja ja niiden vastaavia kaavamassoja voidaan aina käyttää yksiselitteisesti kunkin tyypin ionien lukumäärän määrittämiseen näytteessä.

Kaavan massan ja molekyylimassan laskeminen

Kuten jo mainittiin, käytännön näkökulmasta sekä molekyylimassa että kaavamassa lasketaan ja niitä käytetään samalla tavalla. Molemmissa tapauksissa käytetään vastaavaa kaavaa, tapauksen mukaan molekyylistä tai empiiristä, ja kaikkien läsnä olevien atomien keskimääräiset atomimassat lisätään.

Kaavan massan ja molekyylimassan suuruus ja yksiköt

Massoja käsiteltäessä on selvää, että sekä kaava että molekyylimassa on ilmaistava massayksiköinä. On kuitenkin tärkeää huomata, että molemmilla massoilla on erittäin pienet suuruudet, koska ne edustavat vain muutaman atomin massoja. Tästä syystä sen sijaan, että käytettäisiin yksiköitä, kuten grammaa tai kilogrammaa, edustamaan kaavaa tai molekyylimassaa, käytetään atomimassayksiköitä tai amu.

Tässä mielessä on väärin väittää, että veden molekyylimassa on 18 g, koska se on todellisuudessa yhden vesimolekyylimoolin massa, ei vain yhden. Tässä tapauksessa kaavan ja molekyylimassan käsitteet sekoitetaan moolimassan käsitteisiin , jotka eivät ole samat.

esimerkkejä

• Määritä butaanihapon molekyylimassa, jonka molekyylikaava on C ₃ H ₇ COOH.

Tässä yhdisteessä on 4 hiiliatomia, 8 vetyä ja 2 happea, joten sen molekyylimassa tai molekyylipaino on:

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

• Määritä kalsiumfosfaatin kaavamassa, jonka empiirinen kaava on Ca ₃ (PO ₄ ) ₂

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

Käyttämällä kaavaa massa ja molekyylimassa

Suurin syy siihen, miksi useimmat ihmiset määrittävät ionisen yhdisteen kaavamassan tai molekyyliaineen molekyylimassan, on se, että molemmat ovat numeerisesti yhtä suuria kuin vastaavat moolimassat. Nämä edustavat aineen massaa grammoina, joten kaavamassa ja molekyylimassa määrittävät epäsuorasti missä tahansa ainenäytteessä olevien moolien lukumäärän.

Moolimäärän kautta avautuu mahdollisuus tehdä kaikenlaisia ​​stoikiometrisiä laskelmia atomien, ionien tai molekyylien lukumäärästä, muun muassa rajoittaviin reagensseihin, ylimääräisiin reagensseihin ja erilaisiin saantotyyppeihin.

Yhteenveto kaavan massan ja molekyylimassan välisistä eroista ja yhtäläisyyksistä

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto kaikesta tässä artikkelissa käsitellystä.

Viitteet

Kuinka laskea molekyylipaino? Esimerkkejä ja harjoituksia . (2021, 18. toukokuuta). Unibetas online-pääsykoekurssi. https://unibetas.com/molecular-weight/

Molekyylimassa ja molekyylipaino . (n.d.). Khan Akatemia. https://es.khanacademy.org/science/3-secondary-cyt/x2972e7ae3b16ef5b:unit-1-links-and-chemical-reactions/x2972e7ae3b16ef5b:balance-of-reactions-and-stoichiometry-mass/molecular-mass ja-molekyylipaino

Medina, J. (2011). KEMIIA I: LUOKKA 4: Aihe 1 Yhdisteiden stoikiometria. Professori Jhonny Medinan blogi. http://quimicaunouc.blogspot.com/p/masa-molecular-masa-formula-y-masa-molar.html

Merino, M. (2009). Molekyylipainon määritelmä — Definition.de . Määritelmä. https://definicion.de/molecular-weight/

Kaavan paino (kemia) . (2017, 12. kesäkuuta). erikoissanastoja. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/peso-formula