Come calcolare la massa molare

Il calcolo della massa molare è essenziale per eseguire qualsiasi calcolo stechiometrico che coinvolga la massa o il volume dei composti chimici. Ciò include i calcoli relativi sia alle reazioni chimiche che alla composizione dei diversi tipi di composti noti alla scienza.

Cos’è la massa molare?

Come suggerisce il nome, la massa molare non è altro che la massa di una mole di atomi, molecole o unità di formula. Cioè, rappresenta la somma delle masse di un numero di Avogadro di queste particelle, o, che è lo stesso, di 6.022,10 ²³ particelle.

La massa molare è espressa in unità di massa per mole o massa per mole ^-1 . Le unità più utilizzate in campo scientifico e nella maggior parte dei paesi che hanno adottato il Sistema Internazionale di Unità sono g/mol.

Tuttavia, ci sono altre unità che vengono frequentemente utilizzate in ingegneria, come kg/mol; In paesi come gli Stati Uniti e la Liberia, dove viene utilizzato il sistema imperiale di unità, viene spesso utilizzato lb/lb-mol.

Passi per calcolare la massa molare

Il calcolo della massa molare è molto semplice. Tutto ciò di cui abbiamo bisogno è sommare le masse molari di tutti gli atomi che compongono una sostanza chimica. Per fare questo, abbiamo solo bisogno di una tavola periodica e conoscere la formula chimica della sostanza. Di seguito sono riportati i passaggi necessari per calcolare la massa molare di qualsiasi composto o sostanza chimica.

Passaggio 1: scrivere la formula chimica e determinare quali elementi sono presenti

Le sostanze chimiche, sia elementi che composti chimici, possono essere rappresentate da diversi tipi di formule chimiche. Nel caso più semplice, la formula è semplicemente un elenco ordinato degli elementi che compongono la sostanza insieme al numero di atomi di ogni elemento che sono presenti.

Tuttavia, ci sono casi in cui vengono presentate formule strutturali che rendono difficile il calcolo della massa molare, quindi è preferibile convertire tali formule strutturali in formule molecolari di più facile lettura.

Esempio:

La figura seguente mostra la formula strutturale del 2-ossopropanoato di sodio. Poiché la struttura è scritta, è difficile determinare la massa molare, quindi il primo passo è prendere la formula strutturale e determinarne la formula molecolare.

Come puoi vedere, in questo caso il composto è formato da atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno e sodio.

Passaggio 2: contare il numero di atomi di ciascun elemento presente

La seconda importante informazione di cui abbiamo bisogno è il numero di atomi di ciascun tipo nel composto. Questo numero è evidente nei casi in cui abbiamo la semplice formula molecolare. Questo accade perché la formula molecolare semplice consiste appunto in un elenco dei simboli di ciascun elemento che compone la sostanza, con un pedice che indica il numero di volte che tale elemento compare nella struttura. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alle formule molecolari che hanno parentesi e altri segni di raggruppamento, poiché i pedici di queste parentesi moltiplicano tutti i pedici interni.

È conveniente disporre queste informazioni in una piccola tabella per facilitare i calcoli in seguito. Oltre al simbolo di ogni elemento e al numero di atomi di ogni tipo, aggiungeremo anche altre due colonne e una riga:

• Una colonna per la massa atomica di ogni elemento
• Un’altra colonna per la massa molare totale che ogni elemento contribuisce alla massa molare del composto.
• Una riga alla fine per il calcolo della massa molare totale.

Esempio:

Nel caso del 2-ossopropanoato di sodio mostrato sopra, la formula è C ₃ H ₃ NaO ₃ , quindi questo composto contiene 3 atomi di C, 3 atomi di H, 1 atomo di Na e 3 atomi di O. La tabella sarebbe simile a questa:

Il numero totale di atomi non è rilevante per il calcolo della massa molare, ma in alcuni calcoli stechiometrici è utile.

NOTA: Prestare attenzione alle formule composte contenenti acque di idratazione. Innanzitutto perché è molto comune dimenticare di aggiungere gli atomi di idrogeno e ossigeno dell’acqua al numero totale di questi atomi durante il calcolo della massa molare. In secondo luogo, perché le acque di idratazione hanno solitamente un coefficiente che indica il numero di molecole d’acqua presenti per unità di composto anidro, il che implica che il numero totale di atomi di H e O presenti nell’acqua deve essere moltiplicato per tale coefficiente per calcolare la massa molare correttamente.

Esempio:

Nel caso del solfato di rame (II) pentaidrato, ogni unità di solfato di rame è associata a 5 molecole d’acqua, come mostrato dalla formula completa: CuSO 4 ·5H 2 _O. In _questo caso, il numero totale di idrogeni è 5 x 2 = 10 e il numero totale di ossigeni è 4 + 5 x 1 = 9.

Passaggio 3: trova le masse atomiche degli elementi su una tavola periodica

I valori delle rispettive masse atomiche molari possono essere trovati in qualsiasi tavola periodica. Questi in realtà mostrano la massa atomica relativa di ciascun elemento, ma questo è numericamente uguale alla massa molare, quindi tutto ciò che devi fare è aggiungere le unità di g/mol (o lb/lb-mol se stai usando il sistema) . imperiale) quando si inserisce il risultato dei calcoli.

La tavola periodica elenca tutti gli elementi conosciuti ordinati per numero atomico. Ogni elemento è in una cella che contiene quantità variabili di informazioni, ma quasi tutti includono da qualche parte le relative masse atomiche. Per sapere a quale dato corrisponde la massa atomica, dovresti guardare la legenda, che generalmente si trova nello spazio vuoto sopra i metalli di transizione.

La figura seguente mostra un esempio di questa legenda, evidenziando il campo in cui appare la massa atomica relativa di ciascun elemento su quella particolare tavola periodica.

Come si vede, in questo caso le masse atomiche corrispondono ai dati che si trovano nell’angolo in alto a sinistra di ogni cella. Tuttavia, non è sempre così, quindi è importante rivedere sempre la legenda per evitare di utilizzare dati errati.

Una volta individuati tutti gli elementi di cui abbiamo bisogno, compiliamo la tabella con le rispettive masse atomiche.

Esempio

Continuando con l’esempio del 2-ossopropanoato di sodio, dopo aver sommato le masse atomiche, la tabella si presenta così:

Passaggio 4: Moltiplica e aggiungi

Per trovare la massa totale che ogni elemento contribuisce alla massa molare del composto, dobbiamo moltiplicare la massa atomica di ciascuno per il numero di atomi di quel tipo presenti nella formula. Effettuata questa operazione si sommano tutti i risultati per ottenere la massa molare. A questo punto si aggiungono le rispettive unità di misura ( g/mol o lb/lb-mol, a seconda dei casi).

Esempio

Nel nostro esempio, ciò significa moltiplicare i valori nella seconda e terza colonna, posizionare i risultati nell’ultima colonna e quindi sommare questi valori per ottenere la massa molare:

Massa molare, massa atomica, massa molecolare e massa formula

Prima di imparare a calcolare la massa molare, è necessario chiarire brevemente alcuni concetti correlati spesso confusi. Questi sono i concetti di massa atomica, massa molecolare e massa formula , che sono spesso usati in modo intercambiabile con massa molare. Tuttavia, non sono la stessa cosa.

Come si può dedurre dai nomi, la massa atomica, molecolare e di formula corrispondono rispettivamente alla massa di un atomo, di una molecola e di un’unità di formula. Al contrario, la massa molare rappresenta la massa di una mole di tali particelle. Inoltre, trattandosi di masse, queste tre variabili sono espresse in unità di massa che possono essere grammi, chilogrammi, libbre o qualsiasi altra, anche se è consuetudine utilizzare un’unità speciale chiamata unità di massa atomica.

Nonostante le loro differenze, data la definizione della mole e dell’unità di massa atomica, quest’ultima è numericamente uguale alla massa molare, che rappresenta la fonte della confusione.

Masse atomiche e molecolari e relative formule

A livello concettuale, parlare di calcolare una massa molare sommando le masse atomiche è un errore. Tuttavia, a livello pratico non fa differenza, poiché le masse atomiche molari e le masse atomiche espresse in amu (unità di massa atomica) sono numericamente uguali.

Tuttavia, sia questa confusione che eventuali problemi con le unità imperiali vengono risolti utilizzando unità di massa relativa invece di valori assoluti. Queste masse relative sono costituite dalle rispettive masse atomiche o molecolari divise per un dodicesimo della massa dell’isotopo del carbonio-12. Questa divisione provoca l’annullamento delle unità e quindi tutte le masse relative sono adimensionali e possono essere utilizzate in qualsiasi contesto semplicemente moltiplicando per la massa assoluta o molare del carbonio-12 divisa per 12.

Esempio di calcolo della massa molare

Calcolo della massa molare del solfato ferrico eptaidrato

Passaggio 1: La formula di questo composto è Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ ·7H ₂ O, quindi è composto da ferro (Fe), zolfo (S), ossigeno (O) e idrogeno (H).

Passaggio 2: il numero totale di ciascun elemento è:

• Fede = 2
• S = 1 x 3 = 3
• Oppure = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
• A = 7 x 2 = 14

Passo 3: Le masse atomiche relative ottenute dalla tavola periodica sono:

• Fede = 55.845
• S = 32.060
• OR = 15.999
• H = 1.008

Passaggio 4:

Riferimenti

CALCOLO DELLA MASSA MOLARE . (2021, 26 gennaio). Corso per UNAM. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar

Come calcolare il Peso Molecolare ? Esempi ed esercizi . (2021, 18 maggio). Unibetas. https://unibetas.com/peso-molecolare/

Concetto di peso molecolare . (nd). Oh. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular

Esempi di massa molare . (2015, 18 ottobre). Chimica.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

Guerra M., L. (2019). Reazioni stechiometriche . Emirati Arabi Uniti. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

Mayer. (nd). Scheda di sicurezza – Solfato ferrico idrato . Meyer reagenti chimici. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf