A képlettömeg és a molekulatömeg közötti különbség

Tabla de Contenidos

A képlettömeg , amelyet néha képlettömegnek is neveznek, és PF-ként ábrázolják, egy kémiai anyag empirikus képletében szereplő összes atom átlagos atomtömegének összegének felel meg. Másrészt a molekulatömeg , amelyet molekulatömegnek is neveznek , és PM-ként ábrázolják, egy molekula vagy egy molekulavegyület diszkrét egységének átlagos tömegének felel meg . A képlet tömegéhez hasonlóan a molekulatömeg is kiszámítható a molekulát alkotó és ezért a molekulaképletben ábrázolt atomok átlagos atomtömegének összeadásával.

Annak ellenére, hogy alapvetően különböznek egymástól, a képlettömeg és a molekulatömeg fogalma szorosan összefügg. Mindkettőt azonos módon számítják ki, és mindkettőt azonos szándékkal használják. Más szóval, gyakorlati szempontból megkülönböztethetetlenek egymástól. Fogalmi szempontból azonban olyan finom különbségekre utalnak, amelyek a kémiai terminológia helyes használatához kapcsolódnak.

Molekulaképletek és empirikus képletek

A képlettömeg és a molekulatömeg közötti különbség jobb megértéséhez tisztázni kell az empirikus képletek és a molekulaképletek közötti különbséget, hiszen ezek a tömegek alapvetően nem mások, mint az egy, ill. a másik képlet.

molekuláris képlet

A molekuláris képlet egy molekuláris anyag kémiai összetételének leegyszerűsített ábrázolása. Jelzi a molekulát alkotó atomok típusait, valamint az egyes típusok szerkezetében jelen lévő atomok tényleges számát. Ebben az értelemben a molekulaképlet fogalma csak a molekuláris vegyületekre vonatkozik, vagyis azokra, amelyeket különálló, molekuláknak nevezett egységek alkotnak, és amelyekben az összes atom kovalens kötésekkel kapcsolódik egymáshoz, és amelyek kölcsönhatást mutatnak. Van der Waals típusú gyenge intermolekulák.

A molekulaképlet és az ionos vegyületek

Nagyon gyakori hiba az ionos vegyületekkel kapcsolatban a molekulaképletről beszélni. Például gyakran hanyagul azt mondják, hogy a nátrium-klorid „molekulaképlete” NaCl. Ez fogalmi hiba, mivel ionos vegyületről van szó, ezért a nátrium-kloridban nincsenek molekulák. Egyetlen nátriumion sem kötődik egyetlen kloridionhoz, hogy különálló NaCl egységet hozzon létre, de az összes többihez elektrosztatikus vonzási erő, azaz ionos kötés köti.

Egy szabad példában ez egyenértékű lenne azzal, mintha azt mondanánk, hogy egy olyan osztályteremben, ahol 20 fiú és 20 lány diák van, akik alig ismerik egymást, 20 jegyespár van. Bár valójában minden hímhez tartozik egy nőstény, ez nem jelenti azt, hogy bármilyen kapcsolat lenne közöttük, azon kívül, hogy ugyanazon a helyen vannak. Ebben az esetben helyesebb lenne azt mondani, hogy a helyiség egyenlő számú férfiból és nőstényből áll. Pontosan ezt akarja érzékeltetni az ionos vegyület képlete: a NaCl nem azt jelenti, hogy a nátrium-klorid kloridionok és nátriumionok „párjaiból” áll, hanem azt, hogy a nátrium-kloridban mindegyik ion azonos arányban van jelen.

A molekulaképlet és a molekulatömeg

Mivel az ionos vegyületek nem képeznek molekulákat, helytelen egy ionos vegyület molekulaképletéről beszélni. Csak a molekuláris vegyületeknek van molekulaképlete. Kiterjesztés szerint csak a molekulavegyületek molekulatömege .

Példák:

A benzol molekulaképlete C ₆ H ₆ , molekulatömege 78,11 amu.
A víz molekulaképlete H ₂ O, molekulatömege 18,01 amu.
A glükóz molekulaképlete C ₆ H ₁₂ O ₆ , molekulatömege 180,16 amu.
A kálium-nitrátnak, mivel ionos vegyület, nincs sem molekulaképlete, sem molekulatömege. Amije van, az empirikus képlet és tömegképlet.

empirikus képlet

Az empirikus képlet az egész számok minimális aránya, amely a kémiai anyagot alkotó atomok között létezhet. A határozott arányok törvénye alapján minden tiszta anyag, legyen az ionos vagy molekuláris, olyan elemek halmazából áll, amelyek rögzített és jól meghatározott arányban kapcsolódnak egymáshoz. Az empirikus képlet tehát az egész számok lehető legkisebb kombinációjából áll, amellyel ez az arány reprezentálható.

Például, mint láttuk, a benzol egy molekuláris vegyület, amely 6 szénatomból és 6 hidrogénatomból áll, tehát azt mondhatjuk, hogy ebben az anyagban a szén- és hidrogénatom 6:6 arányban van jelen. Ez az arány azonban leegyszerűsíthető egy kisebb egész számmal, ami 1:1. Emiatt azt mondhatjuk, hogy a benzol tapasztalati képlete CH.

Az empirikus képlet és az ionos vegyületek

Ellentétben a molekuláris képletekkel, amelyek csak molekuláris vegyületekre vonatkoznak, az empirikus képlet bármilyen típusú kémiai anyagra alkalmazható, a tiszta elemektől az ionos vegyületekig, amelyek molekuláris vegyületeken áthaladnak. Más szóval, az ionos vegyületek egyetlen helyes ábrázolási módja az empirikus képletük, míg a molekuláris vegyületek empirikus és molekuláris képletükkel egyaránt ábrázolhatók.

Az empirikus képlet és a képlettömeg

A képlet tömeg az empirikus képlet egy egységének tömegét jelenti, és innen kapta a nevét. Az előzőekből arra lehet következtetni, hogy míg a molekuláris vegyületek molekulatömeggel vannak összefüggésben, de az ionos vegyületek nem, addig mind az előbbiek, mind az utóbbiak a képlet szerinti tömeghez kapcsolódnak .

Egy ionos vegyület képlettömegének meghatározása

Egy fontos pontot kell tisztázni az ionos vegyületek empirikus képletével és képlettömegével kapcsolatban. Vannak olyan helyzetek, amikor az empirikus képlet nem esik pontosan egybe azzal a képlettel, amelyet egyes ionos vegyületek ábrázolására használunk, különösen azokat, amelyek kovalens többatomos ionokat tartalmaznak egyszerűsíthető képlettel, például oxalát (C 2 O 4 _2- ) _,^tetrationát ( S ₄ O ₆^– ) vagy peroxid (O ₂^2-). Ennek az az oka, hogy egy empirikus képlet azt a minimális arányt igyekszik reprezentálni, amelyben egy anyag összes atomja megtalálható, de az ionos vegyületek esetében sokkal fontosabb, hogy az alkotó ionok milyen minimális arányban találhatók meg. az említett vegyületet, de nem az egyes atomokat.

Ebben az értelemben figyelembe kell vennünk, hogy egy ionos vegyület képletének kifejezésénél a többatomos ionokat diszkrét oszthatatlan egységeknek vesszük, még akkor is, ha alsó indexeik tovább egyszerűsíthetők.

Példa

Ennek szemléltetésére vegyük figyelembe a kálium-oxalátot, amely oxalátionokból (C ₂ O ₄^2- ) és káliumkationokból (K ⁺ ) álló ionos vegyület. Minden oxaláthoz két kálium szükséges, ezért ennek a vegyületnek a képlete K ₂ C ₂ O ₄ . Bár ez a képlet leegyszerűsíthető KCO _2- re (ami valójában ennek a vegyületnek az empirikus képlete), a képlet tömegének meghatározása céljából ebben az esetben az egyszerűsítést nem hajtjuk végre, mert az oxalátiont tekintsük diszkrét egységnek.

Ez a gyakorlat biztosítja, hogy az ionos vegyületek képlete és a hozzájuk tartozó képlettömegek mindig egyértelműen használhatók legyenek a mintában lévő egyes típusú ionok számának meghatározására.

A képlet tömegének és molekulatömegének kiszámítása

Mint már említettük, gyakorlati szempontból mind a molekulatömeget, mind a képlettömeget ugyanúgy számítjuk ki és használjuk fel. Mindkét esetben a megfelelő képletet alkalmazzuk, legyen az esettől függően molekuláris vagy empirikus, és hozzáadjuk az összes jelenlévő atom átlagos atomtömegét.

A képlet tömegének és molekulatömegének nagysága és mértékegységei

Ha tömegekkel foglalkozunk, egyértelmű, hogy mind a képletet, mind a molekulatömeget tömegegységben kell kifejezni. Ennek ellenére fontos megjegyezni, hogy mindkét tömeg rendkívül kicsi nagyságú, mivel csak néhány atom tömegét képviseli. Emiatt az olyan mértékegységek használata helyett, mint a gramm vagy a kilogramm a képlet vagy a molekulatömeg kifejezésére, atomtömeg-egységeket vagy amu-t használnak.

Ebben az értelemben helytelen azt állítani, hogy a víz molekulatömege 18 g, mivel ez valójában egy mol vízmolekula tömege, nem csak egy. Ebben az esetben a képlet és a molekulatömeg fogalmát összekeverik a moláris tömeg fogalmával , amely nem ugyanaz.

példák

_{Határozza meg a C 3} H ₇ COOH molekulaképletű butánsav molekulatömegét !

Ennek a vegyületnek 4 szénatomja, 8 hidrogénatomja és 2 oxigénatomja van, így molekulatömege vagy molekulatömege:

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

Határozza meg a kalcium-foszfát képlettömegét, amelynek tapasztalati képlete 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

A tömeg és molekulatömeg képlet felhasználásával

A fő oka annak, hogy a legtöbb ember meghatározza egy ionos vegyület képlettömegét vagy egy molekulaanyag molekulatömegét, mert mindkettő számszerűen egyenlő a megfelelő moláris tömegével. Ezek egy mól anyag tömegét jelentik grammban, így a képlettömeg és a molekulatömeg közvetett módon meghatározza bármely anyagmintában jelenlévő mólok számát.

A mólszámon keresztül megnyílik mindenféle sztöchiometrikus számítás elvégzésének lehetősége, többek között az atomok, ionok vagy molekulák számától kezdve a korlátozó reagensekig, a reagensfeleslegig és a különféle hozamokig.