Tabla de Contenidos
A moláris tömeg kiszámítása nélkülözhetetlen minden olyan sztöchiometrikus számítás elvégzéséhez, amely magában foglalja a kémiai vegyületek tömegét vagy térfogatát. Ez magában foglalja mind a kémiai reakciókkal, mind a tudomány által ismert különböző típusú vegyületek összetételével kapcsolatos számításokat.
Mi a moláris tömeg?
Ahogy a neve is sugallja, a moláris tömeg nem más, mint egy mól atom, molekula vagy képletegység tömege. Vagyis ezeknek a részecskéknek egy Avogadro-számú tömegének, vagy ami ugyanaz, 6022,10 23 részecske tömegének az összegét jelenti.
A moláris tömeget a mólonkénti tömegegységben vagy a -1 tömegegységben fejezzük ki . A leggyakrabban használt mértékegységek a tudomány területén és a legtöbb országban, amely átvette a Nemzetközi Mértékegységrendszert, a g/mol.
Vannak azonban más mértékegységek is, amelyeket gyakran használnak a mérnöki munkákban, például kg/mol; Az olyan országokban, mint az Egyesült Államok és Libéria, ahol a birodalmi mértékegységrendszert használják, gyakran lb/lb-mol-t használnak.
A moláris tömeg kiszámításának lépései
A moláris tömeg kiszámítása nagyon egyszerű. Csak össze kell adnunk a kémiai anyagot alkotó összes atom moláris tömegét. Ehhez csak egy periódusos rendszerre van szükségünk, és ismerjük az anyag kémiai képletét . Az alábbiakban bemutatjuk azokat a lépéseket, amelyek bármely vegyület vagy kémiai anyag moláris tömegének kiszámításához szükségesek.
1. lépés: Írja fel a kémiai képletet, és határozza meg, hogy milyen elemek vannak jelen
A kémiai anyagokat, mind az elemeket , mind a kémiai vegyületeket különböző típusú kémiai képletekkel ábrázolhatjuk. A legegyszerűbb esetben a képlet egyszerűen az anyagot alkotó elemek rendezett listája, valamint az egyes elemek atomjainak száma, amelyek jelen vannak.
Vannak azonban olyan esetek, amikor olyan szerkezeti képletek kerülnek bemutatásra, amelyek megnehezítik a moláris tömeg kiszámítását, ezért célszerű az ilyen szerkezeti képleteket könnyebben áttekinthető molekulaképletekre konvertálni.
Példa:
A következő ábra a nátrium-2-oxo-propanoát szerkezeti képletét mutatja. Mivel a szerkezet fel van írva, nehéz meghatározni a moláris tömeget, ezért az első lépés a szerkezeti képlet és annak molekulaképlete meghatározása.
Mint látható, ebben az esetben a vegyület szén-, hidrogén-, oxigén- és nátriumatomokból áll.
2. lépés: Számolja meg az egyes jelenlévő elemek atomjainak számát
A második fontos információ, amire szükségünk van, az egyes típusok atomjainak száma a vegyületben. Ez a szám nyilvánvaló azokban az esetekben, amikor az egyszerű molekulaképletet használjuk. Ez azért történik, mert az egyszerű molekulaképlet pontosan az anyagot alkotó egyes elemek szimbólumainak listájából áll, egy alsó indexszel, amely azt jelzi, hogy az elem hányszor jelenik meg a szerkezetben. A zárójeleket és egyéb csoportosító jeleket tartalmazó molekulaképletekkel azonban óvatosnak kell lenni, mivel ezeknek a zárójeleknek az alsó indexei megsokszorozzák az összes belső indexet.
A későbbi számítások megkönnyítése érdekében célszerű ezeket az információkat egy kis táblázatba rendezni. Az egyes elemek szimbóluma és az egyes típusok atomjainak száma mellett további két oszlopot és egy sort is hozzáadunk:
- Az egyes elemek atomtömegének oszlopa
- Egy másik oszlop a teljes moláris tömeghez, amelyet az egyes elemek hozzájárulnak a vegyület moláris tömegéhez.
- Egy sor a végén a teljes moláris tömeg kiszámításához.
Példa:
A fent bemutatott nátrium-2-oxopropanoát esetében a képlet C 3 H 3 NaO 3 , tehát ez a vegyület 3 szénatomot, 3 H atomot, 1 Naatomot és 3 O atomot tartalmaz. A táblázat így néz ki:
Elem | atomok száma | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
C. | 3 | ||
h | 3 | ||
na | 1 | ||
BÁRMELYIK | 3 | ||
TELJES MOLÁR TÖMEG = |
Az atomok összszáma nem lényeges a moláris tömeg számításánál, de bizonyos sztöchiometrikus számításoknál hasznos.
MEGJEGYZÉS: Óvatosan kell eljárni a hidratáló vizeket tartalmazó összetett formulákkal. Egyrészt azért, mert a móltömeg kiszámítása során gyakran elfelejtik hozzáadni a víz hidrogén- és oxigénatomját az atomok teljes számához. Másodszor, mivel a hidratációs vizeknek általában van egy együtthatója, amely a vízmentes vegyület egységnyi vízmolekuláinak számát jelzi, ami azt jelenti, hogy a vízben jelen lévő H és O atomok teljes számát meg kell szorozni az említett együtthatóval a moláris tömeg kiszámításához. helyesen.
Példa:
A réz(II)-szulfát-pentahidrát esetében minden réz-szulfát egységhez 5 vízmolekula kapcsolódik, amint azt a teljes képlet mutatja: CuSO 4 ·5H 2 O. Ebben az esetben a hidrogének teljes száma 5 x 2 = 10, az oxigénatomok teljes száma pedig 4 + 5 x 1 = 9.
3. lépés: Keresse meg az elemek atomtömegét a periódusos rendszerben
A megfelelő moláris atomtömegek értékei bármely periódusos rendszerben megtalálhatók. Ezek valójában az egyes elemek relatív atomtömegét mutatják, de ez számszerűen megegyezik a moláris tömeggel, így mindössze annyit kell tennie, hogy összeadja a g/mol (vagy lb/lb-mol egységeket, ha a rendszert használja) . birodalmi) a számítások eredményének elhelyezésekor.
A periódusos táblázat felsorolja az összes ismert elemet rendszámuk szerint. Minden elem egy cellában található, amely változó mennyiségű információt tartalmaz, de szinte mindegyik tartalmazza valahol a relatív atomtömegeket. Ha tudni szeretné, hogy melyik adat felel meg az atomtömegnek, nézze meg a jelmagyarázatot, amely általában az átmenetifémek feletti üres helyen található.
A következő ábra egy példát mutat erre a jelmagyarázatra, kiemelve azt a mezőt, ahol az egyes elemek relatív atomtömege megjelenik az adott periódusos rendszerben.
Amint látjuk, ebben az esetben az atomtömegek megfelelnek az egyes cellák bal felső sarkában található adatoknak. Ez azonban nem mindig van így, ezért fontos, hogy mindig átnézzük a jelmagyarázatot, hogy elkerüljük a rossz adatok felhasználását.
Miután minden szükséges elem megtalálható, kitöltjük a táblázatot a megfelelő atomtömegekkel.
Példa
Folytatva a nátrium-2-oxopropanoát példáját, az atomtömegek hozzáadása után a táblázat így néz ki:
Elem | atomok száma _ | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
C. | 3 | 12,011 | |
h | 3 | 1,008 | |
na | 1 | 22 990 | |
BÁRMELYIK | 3 | 15 999 | |
TELJES MOLÁR TÖMEG = |
4. lépés: Szorozzon és adjon hozzá
Ahhoz, hogy megtudjuk, hogy az egyes elemek mekkora össztömeget járulnak hozzá a vegyület moláris tömegéhez, meg kell szoroznunk mindegyik atomtömegét a képletben szereplő ilyen típusú atomok számával. A művelet elvégzése után az összes eredményt hozzáadjuk a moláris tömeg eléréséhez. Ezen a ponton hozzáadjuk a megfelelő mértékegységeket ( g/mol vagy lb/lb-mol, az esettől függően) .
Példa
Példánkban ez azt jelenti, hogy megszorozzuk a második és harmadik oszlopban lévő értékeket, az eredményeket az utolsó oszlopba helyezzük, majd ezeket az értékeket összeadjuk, hogy megkapjuk a moláris tömeget:
Elem | atomok száma _ | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
C. | 3 | 12,011 | 36,033 |
h | 3 | 1,008 | 3,024 |
na | 1 | 22 990 | 22 990 |
BÁRMELYIK | 3 | 15 999 | 47 997 |
TELJES MOLÁR TÖMEG = | 110,044 g/mol |
Moláris tömeg, atomtömeg, molekulatömeg és képlettömeg
Mielőtt megtanulná, hogyan kell kiszámítani a moláris tömeget, néhány gyakran zavart kapcsolódó fogalmat röviden tisztázni kell. Ezek az atomtömeg, molekulatömeg és képlettömeg fogalmak , amelyeket gyakran a moláris tömeggel felcserélve használnak. Ezek azonban nem ugyanazok.
Ahogy a nevekből kiolvasható, az atom-, molekula- és képlettömeg egy atom, egy molekula, illetve egy képletegység tömegének felel meg. Ezzel szemben a moláris tömeg egy mól ilyen részecskék tömegét jelenti. Ezen túlmenően, mivel tömegek, ezt a három változót tömegegységekben fejezik ki, amelyek lehetnek grammok, kilogrammok, fontok vagy bármilyen más, bár szokás az atomtömeg-egységnek nevezett speciális mértékegység használata.
Különbségeik ellenére a mól és az atomtömeg mértékegységének definíciója alapján ez utóbbi számszerűen megegyezik a zavar forrását jelentő moláris tömeggel.
Atom- és molekulatömegek és relatív képletek
Fogalmi szinten hiba a moláris tömegek atomtömegek hozzáadásával történő kiszámításáról beszélni. Gyakorlatilag azonban nincs különbség, mivel a moláris atomtömegek és az amu-ban (atomtömeg-egységekben) kifejezett atomtömegek számszerűen egyenlőek.
Azonban mind ezt a zavart, mind az angolszász mértékegységekkel kapcsolatos esetleges problémákat az abszolút értékek helyett a relatív tömegegységek használatával oldják meg. Ezek a relatív tömegek a megfelelő atom- vagy molekulatömegekből állnak, osztva a szén-12 izotóp tömegének egy tizenketted részével. Ez a felosztás az egységek törlését okozza, ezért minden relatív tömeg dimenzió nélküli, és bármilyen összefüggésben felhasználható, egyszerűen megszorozzuk a szén-12 abszolút vagy moláris tömegével osztva 12-vel.
Példa a moláris tömeg kiszámítására
A vas-szulfát-heptahidrát moláris tömegének kiszámítása
1. lépés: Ennek a vegyületnek a képlete Fe 2 (SO 4 ) 3 · 7H 2 O, tehát vasból (Fe), kénből (S), oxigénből (O) és hidrogénből (H) áll.
2. lépés: Az egyes elemek teljes száma:
- Hit = 2
- S = 1 x 3 = 3
- Vagy = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
- H = 7 x 2 = 14
Elem | atomok száma _ | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
Hit | 2 | ||
S | 3 | ||
BÁRMELYIK | 19 | ||
h | 14 | ||
TELJES MOLÁR TÖMEG = |
3. lépés: A periódusos rendszerből kapott relatív atomtömegek a következők:
- Hit = 55 845
- S = 32 060
- VAGY = 15 999
- H=1,008
Elem | atomok száma _ | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
Hit | 2 | 55,845 | |
S | 3 | 32 060 | |
BÁRMELYIK | 19 | 15 999 | |
h | 14 | 1,008 | |
TELJES MOLÁR TÖMEG = |
4. lépés:
Elem | atomok száma _ | Atomtömeg (relatív) | Teljes tömeg elemenként (relatív) |
Hit | 2 | 55,845 | 111 690 |
S | 3 | 32 060 | 96.180 |
BÁRMELYIK | 19 | 15 999 | 303 981 |
h | 14 | 1,008 | 14,112 |
TELJES MOLÁR TÖMEG = | 525,963 g/mol |
Hivatkozások
A MÓLTÖMEG KISZÁMÍTÁSA . (2021, január 26.). UNAM tanfolyam. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar
Hogyan kell kiszámítani a molekulatömeget ? Példák és gyakorlatok . (2021, május 18.). Unibetas. https://unibetas.com/molecular-weight/
Molekulasúly fogalma . (nd). Azta. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular
Példák a moláris tömegre . (2015, október 18.). Chemistry.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html
Guerra M., L. (2019). Sztöchiometrikus reakciók . UAEH. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf
Meyer. (nd). Biztonsági adatlap – vas-szulfát-hidrát . Meyer kémiai reagensek. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf