Jak obliczyć masę molową

Obliczenie masy molowej jest niezbędne do przeprowadzenia wszelkich obliczeń stechiometrycznych obejmujących masę lub objętość związków chemicznych. Obejmuje to obliczenia związane zarówno z reakcjami chemicznymi, jak i składem różnych typów związków znanych nauce.

Co to jest masa molowa?

Jak sama nazwa wskazuje, masa molowa to nic innego jak masa jednego mola atomów, cząsteczek lub jednostek formuły. Oznacza to, że reprezentuje sumę mas liczby Avogadro tych cząstek, czyli, co jest tym samym, 6022,10 ²³ cząstek.

Masę molową wyraża się w jednostkach masy na mol lub masy na mol ^-1 . Najczęściej używanymi jednostkami w nauce iw większości krajów, które przyjęły Międzynarodowy Układ Jednostek Miar, są g/mol.

Istnieją jednak inne jednostki często używane w inżynierii, takie jak kg/mol; W krajach takich jak Stany Zjednoczone i Liberia, gdzie stosowany jest imperialny system jednostek, często stosuje się lb/lb-mol.

Kroki, aby obliczyć masę molową

Obliczenie masy molowej jest bardzo proste. Wszystko, czego potrzebujemy, to zsumować masy molowe wszystkich atomów tworzących substancję chemiczną. Aby to zrobić, potrzebujemy tylko układu okresowego pierwiastków i znamy wzór chemiczny substancji. Poniżej przedstawiono kroki niezbędne do obliczenia masy molowej dowolnego związku lub substancji chemicznej.

Krok 1: Napisz wzór chemiczny i określ, jakie pierwiastki występują

Substancje chemiczne, zarówno pierwiastki , jak i związki chemiczne, mogą być reprezentowane przez różnego rodzaju wzory chemiczne. W najprostszym przypadku formuła jest po prostu uporządkowaną listą pierwiastków tworzących substancję wraz z liczbą atomów każdego pierwiastka, które są obecne.

Istnieją jednak przypadki, w których prezentowane są wzory strukturalne, które utrudniają obliczenie masy molowej, dlatego preferowane jest przekształcenie takich wzorów strukturalnych w łatwiejsze do odczytania wzory cząsteczkowe.

Przykład:

Poniższy rysunek przedstawia wzór strukturalny 2-oksopropionianu sodu. Ponieważ struktura jest napisana, trudno jest określić masę molową, więc pierwszym krokiem jest wzięcie wzoru strukturalnego i określenie jego wzoru cząsteczkowego.

Jak widać, w tym przypadku związek składa się z atomów węgla, wodoru, tlenu i sodu.

Krok 2: Policz liczbę atomów każdego obecnego pierwiastka

Drugą ważną informacją, której potrzebujemy, jest liczba atomów każdego typu w związku. Ta liczba jest widoczna w przypadkach, gdy mamy prosty wzór cząsteczkowy. Dzieje się tak, ponieważ prosty wzór cząsteczkowy składa się dokładnie z listy symboli każdego pierwiastka tworzącego substancję, z indeksem dolnym wskazującym, ile razy dany pierwiastek pojawia się w strukturze. Należy jednak uważać na wzory cząsteczkowe, które mają nawiasy i inne znaki grupowania, ponieważ indeksy dolne tych nawiasów mnożą wszystkie wewnętrzne indeksy dolne.

Wygodnie jest uporządkować te informacje w małej tabeli, aby ułatwić późniejsze obliczenia. Oprócz symbolu każdego pierwiastka i liczby atomów każdego typu dodamy jeszcze dwie kolumny i jeden wiersz:

• Kolumna zawierająca masę atomową każdego pierwiastka
• Kolejna kolumna dla całkowitej masy molowej, jaką każdy pierwiastek wnosi do masy molowej związku.
• Jeden wiersz na końcu do obliczenia całkowitej masy molowej.

Przykład:

W przypadku 2-oksopropionianu sodu pokazanego powyżej wzór to C ₃ H ₃ NaO ₃ , więc ten związek zawiera 3 atomy C, 3 atomy H, 1 atom Na i 3 atomy O. Tabela wyglądałaby tak:

Całkowita liczba atomów nie ma znaczenia przy obliczaniu masy molowej, ale jest przydatna w niektórych obliczeniach stechiometrycznych.

UWAGA: Należy zachować ostrożność w przypadku preparatów złożonych zawierających wody hydratacyjne. Po pierwsze dlatego, że bardzo często zapomina się o dodaniu atomów wodoru i tlenu z wody do całkowitej liczby tych atomów podczas obliczania masy molowej. Po drugie, ponieważ wody hydratacyjne zwykle mają współczynnik, który wskazuje liczbę cząsteczek wody obecnych w jednostce bezwodnego związku, co oznacza, że ​​całkowitą liczbę atomów H i O obecnych w wodzie należy pomnożyć przez ten współczynnik, aby obliczyć masę molową prawidłowo.

Przykład:

W przypadku pentahydratu siarczanu miedzi (II), każda jednostka siarczanu miedzi jest związana z 5 cząsteczkami wody, co pokazuje pełny wzór: CuSO 4 · 5H 2 O. W tym przypadku całkowita liczba wodorów wynosi ₅ x ₂ = 10, a całkowita liczba atomów tlenu wynosi 4 + 5 x 1 = 9.

Krok 3: Znajdź masy atomowe pierwiastków w układzie okresowym

Wartości odpowiednich mas molowych atomów można znaleźć w dowolnym układzie okresowym. W rzeczywistości pokazują one względną masę atomową każdego pierwiastka, ale jest to liczbowo równe masie molowej, więc wszystko, co musisz zrobić, to dodać jednostki g/mol (lub lb/lb-mol, jeśli używasz systemu) imperialne) przy umieszczaniu wyniku obliczeń.

Układ okresowy zawiera listę wszystkich znanych pierwiastków uporządkowanych według ich liczby atomowej. Każdy element znajduje się w komórce, która zawiera różne ilości informacji, ale prawie wszystkie zawierają gdzieś względne masy atomowe. Aby wiedzieć, które dane odpowiadają masie atomowej, należy spojrzeć na legendę, która zwykle znajduje się w pustej przestrzeni nad metalami przejściowymi.

Poniższy rysunek przedstawia przykład tej legendy, podkreślając pole, w którym w danym układzie okresowym pojawia się względna masa atomowa każdego pierwiastka.

Jak widać, w tym przypadku masy atomowe odpowiadają danym znajdującym się w lewym górnym rogu każdej komórki. Jednak nie zawsze tak jest, dlatego ważne jest, aby zawsze przeglądać legendę, aby uniknąć użycia niewłaściwych danych.

Po zlokalizowaniu wszystkich potrzebnych pierwiastków wypełniamy tabelę odpowiednimi masami atomowymi.

Przykład

Kontynuując przykład 2-oksopropionianu sodu, po dodaniu mas atomowych tabela wygląda następująco:

Krok 4: Pomnóż i dodaj

Aby znaleźć całkowitą masę, jaką każdy pierwiastek wnosi do masy molowej związku, musimy pomnożyć masę atomową każdego pierwiastka przez liczbę atomów tego typu obecnych we wzorze. Po wykonaniu tej operacji wszystkie wyniki są sumowane w celu uzyskania masy molowej. W tym momencie dodaje się odpowiednie jednostki ( g/mol lub lb/lb-mol, w zależności od przypadku) .

Przykład

W naszym przykładzie oznacza to pomnożenie wartości w drugiej i trzeciej kolumnie, umieszczenie wyników w ostatniej kolumnie, a następnie dodanie tych wartości w celu uzyskania masy molowej:

Masa molowa, masa atomowa, masa cząsteczkowa i masa formuły

Zanim nauczysz się obliczać masę molową, należy pokrótce wyjaśnić niektóre często mylone powiązane pojęcia. Są to pojęcia masy atomowej, masy cząsteczkowej i masy formuły , które są często używane zamiennie z masą molową. Jednak nie są one takie same.

Jak można wywnioskować z nazw, masa atomowa, cząsteczkowa i formuła odpowiadają masie odpowiednio atomu, cząsteczki i jednostki formuły. Natomiast masa molowa reprezentuje masę jednego mola takich cząstek. Ponadto, będąc masami, te trzy zmienne są wyrażane w jednostkach masy, którymi mogą być gramy, kilogramy, funty lub dowolne inne, chociaż zwykle używa się specjalnej jednostki zwanej jednostką masy atomowej.

Pomimo różnic, biorąc pod uwagę definicję mola i jednostki masy atomowej, ta ostatnia jest liczbowo równa masie molowej, co stanowi źródło nieporozumień.

Masy atomowe i cząsteczkowe oraz wzory względne

Na poziomie koncepcyjnym mówienie o obliczaniu masy molowej przez dodanie mas atomowych jest błędem. Jednak na poziomie praktycznym nie ma to znaczenia, ponieważ molowe masy atomowe i masy atomowe wyrażone w amu (jednostki masy atomowej) są liczbowo równe.

Jednak zarówno to zamieszanie, jak i wszelkie potencjalne problemy z jednostkami imperialnymi są rozwiązywane przy użyciu względnych jednostek masy zamiast wartości bezwzględnych. Te względne masy składają się z odpowiednich mas atomowych lub cząsteczkowych podzielonych przez jedną dwunastą masy izotopu węgla-12. To dzielenie powoduje anulowanie jednostek, a zatem wszystkie względne masy są bezwymiarowe i można ich użyć w dowolnym kontekście, po prostu mnożąc przez bezwzględną lub molową masę węgla-12 podzieloną przez 12.

Przykład obliczania masy molowej

Obliczanie masy molowej siedmiowodnego siarczanu żelaza

Krok 1: Wzór tego związku to Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ · 7H ₂ O, więc składa się z żelaza (Fe), siarki (S), tlenu (O) i wodoru (H).

Krok 2: Całkowita liczba każdego elementu to:

• Wiara = 2
• S = 1 x 3 = 3
• Lub = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
• H = 7 x 2 = 14

Krok 3: Względne masy atomowe uzyskane z układu okresowego to:

• Wiara = 55 845
• S = 32060
• LUB = 15 999
• H = 1008

Krok 4:

Bibliografia

OBLICZANIE MASY MOLARNEJ . (2021, 26 stycznia). Kurs dla UNAM. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar

Jak obliczyć masę cząsteczkową ? Przykłady i ćwiczenia . (2021, 18 maja). Unibety. https://unibetas.com/masa-molekularna/

Koncepcja masy cząsteczkowej . (nd). Wow. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular

Przykłady masy molowej . (2015, 18 października). Chemia.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

Guerra M., L. (2019). Reakcje stechiometryczne . ZEA. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

Meyera. (nd). Karta charakterystyki – Wodzian siarczanu żelazowego . Odczynniki chemiczne Meyera. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf