Różnica między masą formuły a masą cząsteczkową

Masa formuły , czasami nazywana również masą formuły i przedstawiana jako PF, odpowiada sumie średnich mas atomowych wszystkich atomów występujących we wzorze empirycznym substancji chemicznej. Z drugiej strony masa cząsteczkowa , zwana także masą cząsteczkową i reprezentowana jako PM, odpowiada średniej masie cząsteczki lub dyskretnej jednostki związku cząsteczkowego. Podobnie jak w przypadku formuły masy, masę cząsteczkową można obliczyć, dodając średnie masy atomowe atomów, które tworzą cząsteczkę i dlatego są reprezentowane we wzorze cząsteczkowym.

Pomimo zasadniczo różnych pojęć, pojęcia masy formuły i masy cząsteczkowej są ze sobą ściśle powiązane. Oba są obliczane w ten sam sposób i oba są używane w tym samym celu. Innymi słowy, z praktycznego punktu widzenia są one nie do odróżnienia od siebie. Jednak z koncepcyjnego punktu widzenia implikują one subtelne różnice, które mają związek z prawidłowym użyciem terminologii chemicznej.

Wzory molekularne i wzory empiryczne

Aby lepiej zrozumieć różnicę między masą wzorcową a masą cząsteczkową, konieczne jest wyjaśnienie różnicy między wzorami empirycznymi a wzorami cząsteczkowymi, ponieważ w zasadzie masy te są niczym więcej niż sumą mas atomów obecnych w jednym lub drugim formuła.

formuła molekularna

Wzór cząsteczkowy to uproszczone przedstawienie składu chemicznego substancji cząsteczkowej. Wskazuje rodzaje atomów, z których składa się cząsteczka, a także rzeczywistą liczbę atomów każdego typu obecnych w jej strukturze. W tym sensie pojęcie wzoru cząsteczkowego odpowiada tylko związkom cząsteczkowym, to znaczy takim, które składają się z oddzielnych jednostek zwanych cząsteczkami, w których wszystkie atomy są połączone ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi i które wchodzą w interakcje. Słabe cząsteczki międzycząsteczkowe typu van der Waalsa.

Wzór cząsteczkowy i związki jonowe

Bardzo częstym błędem jest mówienie o wzorze cząsteczkowym w odniesieniu do związków jonowych. Na przykład często beztrosko mówi się, że „cząsteczkowy” wzór chlorku sodu to NaCl. Stanowi to błąd koncepcyjny, ponieważ jako związek jonowy nie ma cząsteczek w chlorku sodu. Żaden jon sodu nie jest związany z pojedynczym jonem chlorkowym, tworząc odrębną jednostkę NaCl, ale wszystkie są związane ze wszystkimi innymi przez siły przyciągania elektrostatycznego, to znaczy przez wiązanie jonowe.

W wolnym przykładzie byłoby to równoznaczne z powiedzeniem, że w klasie z 20 uczniami płci męskiej i 20 uczennicami, które ledwo się znają, jest 20 zaręczonych par. Chociaż w efekcie na każdego mężczyznę przypada kobieta, nie oznacza to, że istnieje między nimi jakikolwiek związek poza faktem, że znajdują się w tych samych miejscach. W tym przypadku bardziej poprawne byłoby stwierdzenie, że pokój składa się z równej liczby mężczyzn i kobiet. To właśnie stara się przekazać formuła związku jonowego: NaCl nie oznacza, że ​​chlorek sodu składa się z „par” jonów chlorkowych i jonów sodu, ale że w chlorku sodu występuje taka sama proporcja każdego jonu.

Wzór cząsteczkowy i masa cząsteczkowa

Ponieważ związki jonowe nie tworzą cząsteczek, mówienie o wzorze cząsteczkowym związku jonowego jest błędne. Tylko związki molekularne mają wzór cząsteczkowy. Co za tym idzie, tylko związki molekularne mają masę cząsteczkową .

Przykłady:

• Wzór cząsteczkowy benzenu to C ₆ H ₆ , a jego masa cząsteczkowa wynosi 78,11 amu.
• Wzór cząsteczkowy wody to H ₂ O, a jej masa cząsteczkowa wynosi 18,01 amu.
• Wzór cząsteczkowy glukozy to C ₆ H ₁₂ O ₆ , a jej masa cząsteczkowa wynosi 180,16 amu.
• Azotan potasu, będąc związkiem jonowym, nie ma ani wzoru cząsteczkowego, ani masy cząsteczkowej. Ma wzór empiryczny i wzór na masę.

wzór empiryczny

Wzór empiryczny to minimalny stosunek liczb całkowitych, jaki może istnieć między atomami tworzącymi substancję chemiczną. Opierając się na prawie określonych proporcji, każda czysta substancja, czy to jonowa, czy molekularna, składa się z zestawu pierwiastków powiązanych w ustalonej i dobrze określonej proporcji. Wzór empiryczny składa się zatem z najmniejszej możliwej kombinacji liczb całkowitych, za pomocą których można przedstawić tę proporcję.

Na przykład, jak widzieliśmy, benzen jest związkiem cząsteczkowym składającym się z 6 atomów węgla i 6 wodorów, więc możemy powiedzieć, że w tej substancji atomy węgla i wodoru są w stosunku 6:6. Jednak ten stosunek można uprościć do jednego z mniejszymi liczbami całkowitymi, czyli 1:1. Z tego powodu możemy powiedzieć, że wzór empiryczny benzenu to CH.

Wzór empiryczny i związki jonowe

W przeciwieństwie do wzorów cząsteczkowych, które mają zastosowanie tylko do związków molekularnych, wzór empiryczny można zastosować do dowolnego rodzaju substancji chemicznej, od czystych pierwiastków po związki jonowe, przechodzące przez związki molekularne. Innymi słowy, jedynym poprawnym sposobem przedstawiania związków jonowych jest ich wzór empiryczny, podczas gdy związki cząsteczkowe można przedstawić zarówno za pomocą ich wzorów empirycznych, jak i cząsteczkowych.

Wzór empiryczny i wzór na masę

Masa formuły reprezentuje masę jednostki formuły empirycznej i stąd bierze swoją nazwę. Z powyższego można wywnioskować, że chociaż związki cząsteczkowe są związane z masą cząsteczkową, ale nie związki jonowe, to zarówno te pierwsze, jak i te drugie są związane z masą o wzorze .

Wyznaczanie wzoru masy związku jonowego

Należy wyjaśnić ważną kwestię dotyczącą wzoru empirycznego i wzoru masy związków jonowych. Istnieją sytuacje, w których wzór empiryczny nie pokrywa się dokładnie ze wzorem, którego używamy do przedstawienia niektórych związków jonowych, szczególnie tych, które mają kowalencyjne jony wieloatomowe o uproszczonym wzorze, takie jak szczawian (C 2 O 4 _2- ) _, ^tetrationian ( S ₄ O ₆ ^– ) lub nadtlenek (O ₂ ^2-). Dzieje się tak, ponieważ wzór empiryczny ma na celu przedstawienie minimalnej proporcji, w której znajdują się wszystkie atomy substancji, ale w przypadku związków jonowych ważniejsze jest wyrażenie minimalnej proporcji, w której znajdują się jony tworzące. wspomniany związek, ale nie pojedyncze atomy.

W tym sensie musimy wziąć pod uwagę, że wyrażając wzór związku jonowego, jony wieloatomowe są traktowane jako dyskretne, niepodzielne jednostki, nawet jeśli ich indeksy dolne można jeszcze bardziej uprościć.

Przykład

Aby to zilustrować, rozważmy szczawian potasu, który jest związkiem jonowym składającym się z jonów szczawianu (C ₂ O ₄ ^2- ) i kationów potasu (K ⁺ ). Na każdy szczawian potrzebne są dwa potasy, więc wzór tego związku to K ₂ C ₂ O ₄ . Chociaż ten wzór można by uprościć do KCO ₂ (który jest w rzeczywistości wzorem empirycznym tego związku), dla celów określenia wzoru masy w tym przypadku uproszczenie nie jest przeprowadzane, ponieważ jon szczawianowy jest traktowany jako jednostka dyskretna.

Ta praktyka zapewnia, że ​​wzory związków jonowych i odpowiadające im masy wzorów zawsze mogą być użyte w sposób jednoznaczny do określenia liczby jonów każdego typu obecnych w próbce.

Obliczanie masy formuły i masy cząsteczkowej

Jak już wspomniano, z praktycznego punktu widzenia zarówno masa cząsteczkowa, jak i masa ze wzoru są obliczane i wykorzystywane w ten sam sposób. W obu przypadkach stosuje się odpowiedni wzór, cząsteczkowy lub empiryczny, zależnie od przypadku, i dodaje się średnie masy atomowe wszystkich obecnych atomów.

Wielkość i jednostki wzoru masy i masy cząsteczkowej

Gdy mamy do czynienia z masami, jasne jest, że zarówno wzór, jak i masa cząsteczkowa muszą być wyrażone w jednostkach masy. To powiedziawszy, ważne jest, aby zauważyć, że obie masy mają bardzo małe wielkości dzięki reprezentowaniu mas zaledwie kilku atomów. Z tego powodu zamiast używać jednostek, takich jak gramy lub kilogramy do reprezentowania wzoru lub masy cząsteczkowej, stosuje się jednostki masy atomowej lub amu.

W tym sensie niepoprawne jest twierdzenie, że masa cząsteczkowa wody wynosi 18 g, ponieważ w rzeczywistości jest to masa jednego mola cząsteczek wody, a nie tylko jednego. W tym przypadku pojęcia wzoru i masy cząsteczkowej są mylone z pojęciem masy molowej , co nie jest tym samym.

przykłady

• Wyznacz masę cząsteczkową kwasu butanowego, którego wzór cząsteczkowy to C ₃ H ₇ COOH.

Ten związek ma 4 atomy węgla, 8 atomów wodoru i 2 tlenu, więc jego masa cząsteczkowa lub masa cząsteczkowa wynosi:

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

• Wyznacz wzór na masę fosforanu wapnia, którego wzór empiryczny to 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

Korzystając ze wzoru na masę i masę cząsteczkową

Głównym powodem, dla którego większość ludzi określa masę związku jonowego lub masę cząsteczkową substancji cząsteczkowej, jest to, że oba są liczbowo równe ich odpowiednim masom molowym. Reprezentują one masę w gramach mola substancji, więc masa ze wzoru i masa cząsteczkowa służą pośredniemu określeniu liczby moli obecnych w dowolnej próbce substancji.

Dzięki liczbie moli otwiera się możliwość przeprowadzania wszelkiego rodzaju obliczeń stechiometrycznych, od liczby atomów, jonów lub cząsteczek, do ograniczających odczynników, nadmiaru odczynników i różnych rodzajów wydajności, między innymi.

Podsumowanie różnic i podobieństw między masą formuły a masą cząsteczkową

Poniższa tabela podsumowuje wszystko omówione w tym artykule.

Bibliografia

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

Masa cząsteczkowa i masa cząsteczkowa . (nd). Khan academy. https://es.khanacademy.org/science/3-secondary-cyt/x2972e7ae3b16ef5b:unit-1-links-and-chemical-reactions/x2972e7ae3b16ef5b:balance-of-reactions-and-stoichiometry/v/molecular-mass- i-masa-cząsteczkowa

Medina, J. (2011). CHEMIA I: ĆWICZENIA 4: Temat 1 Stechiometria związków. Blog profesora Jhonny’ego Mediny. http://quimicaunouc.blogspot.com/p/masa-molecular-masa-formula-y-masa-molar.html

Merynos, M. (2009). Definicja masy cząsteczkowej — Definition.de . Definicja. https://definicion.de/masa-cząsteczkowa/

Formuła wagowa (chemia) . (2017, 12 czerwca). specjalistyczne glosariusze. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/peso-formula