Cum se calculează masa molară

Calculul masei molare este esențial pentru a efectua orice calcul stoechiometric care implică masa sau volumul compușilor chimici. Aceasta include calcule legate atât de reacțiile chimice, cât și de compoziția diferitelor tipuri de compuși cunoscuți de știință.

Ce este masa molară?

După cum sugerează și numele, masa molară nu este altceva decât masa unui mol de atomi, molecule sau unități de formulă. Adică reprezintă suma maselor unui număr Avogadro al acestor particule sau, ceea ce este același, a 6.022,10 ²³ de particule.

Masa molară este exprimată în unități de masă pe mol sau masă pe mol ^-1 . Unitățile cele mai utilizate în domeniul științific și în majoritatea țărilor care au adoptat Sistemul Internațional de Unități sunt g/mol.

Cu toate acestea, există și alte unități care sunt utilizate frecvent în inginerie, cum ar fi kg/mol; În țări precum Statele Unite și Liberia, unde este utilizat sistemul imperial de unități, este adesea folosit lb/lb-mol.

Pași pentru a calcula masa molară

Calcularea masei molare este foarte simplă. Tot ce ne trebuie este să adunăm masele molare ale tuturor atomilor care alcătuiesc o substanță chimică. Pentru a face acest lucru, avem nevoie doar de un tabel periodic și să cunoaștem formula chimică a substanței. Mai jos sunt pașii necesari pentru a calcula masa molară a oricărui compus sau substanță chimică.

Pasul 1: Scrieți formula chimică și determinați ce elemente sunt prezente

Substanțele chimice, atât elemente , cât și compuși chimici, pot fi reprezentate prin diferite tipuri de formule chimice. În cel mai simplu caz, formula este pur și simplu o listă ordonată a elementelor care alcătuiesc substanța împreună cu numărul de atomi ai fiecărui element care sunt prezenți.

Cu toate acestea, există cazuri în care sunt prezentate formule structurale care îngreunează calcularea masei molare, așa că este de preferat să se transforme astfel de formule structurale în formule moleculare mai ușor de citit.

Exemplu:

Următoarea figură prezintă formula structurală a 2-oxopropanoatului de sodiu. Pe măsură ce structura este scrisă, este dificil să determinați masa molară, așa că primul pas este să luați formula structurală și să determinați formula ei moleculară.

După cum puteți vedea, în acest caz compusul este format din atomi de carbon, hidrogen, oxigen și sodiu.

Pasul 2: Numărați numărul de atomi ai fiecărui element prezent

A doua informație importantă de care avem nevoie este numărul de atomi de fiecare tip din compus. Acest număr este evident în cazurile în care avem formula moleculară simplă. Acest lucru se întâmplă deoarece formula moleculară simplă constă tocmai dintr-o listă a simbolurilor fiecărui element care alcătuiește substanța, cu un indice care indică de câte ori respectivul element apare în structură. Cu toate acestea, trebuie avut grijă cu formulele moleculare care au paranteze și alte semne de grupare, deoarece indicele acestor paranteze înmulțesc toate indicele interne.

Este convenabil să aranjați aceste informații într-un tabel mic pentru a facilita calculele mai târziu. Pe lângă simbolul fiecărui element și numărul de atomi de fiecare tip, vom adăuga și alte două coloane și un rând:

• O coloană pentru masa atomică a fiecărui element
• O altă coloană pentru masa molară totală pe care fiecare element o contribuie la masa molară a compusului.
• Un rând la sfârșit pentru calculul masei molare totale.

Exemplu:

În cazul 2-oxopropanoatului de sodiu prezentat mai sus, formula este C ₃ H ₃ NaO ₃ , deci acest compus conține 3 atomi de C, 3 atomi de H, 1 atom de Na și 3 atomi de O. Tabelul ar arăta astfel:

Numărul total de atomi nu este relevant pentru calculul masei molare, dar în unele calcule stoichiometrice este util.

NOTĂ: Trebuie avut grijă cu formulele compuse care conțin ape de hidratare. În primul rând, pentru că este foarte obișnuit să uitați să adăugați atomii de hidrogen și oxigen ai apei la numărul total al acestor atomi în timpul calculului masei molare. În al doilea rând, deoarece apele de hidratare au de obicei un coeficient care indică numărul de molecule de apă prezente pe unitatea de compus anhidru, ceea ce implică faptul că numărul total de atomi de H și O prezenți în apă trebuie înmulțit cu coeficientul menționat pentru a calcula masa molară. corect.

Exemplu:

În cazul sulfatului de cupru (II) pentahidrat, fiecare unitate de sulfat de cupru este asociată cu 5 molecule de apă, după cum arată formula completă: CuSO 4 ·5H 2 _O. În _acest caz, numărul total de hidrogeni este de 5 x 2 = 10 și numărul total de oxigeni este 4 + 5 x 1 = 9.

Pasul 3: Găsiți masele atomice ale elementelor dintr-un tabel periodic

Valorile maselor atomice molare respective pot fi găsite în orice tabel periodic. Acestea arată de fapt masa atomică relativă a fiecărui element, dar aceasta este numeric egală cu masa molară, așa că tot ce trebuie să faceți este să adăugați unitățile de g/mol (sau lb/lb-mol dacă utilizați sistemul) . imperial) la plasarea rezultatului calculelor.

Tabelul periodic listează toate elementele cunoscute ordonate după numărul lor atomic. Fiecare element se află într-o celulă care conține cantități variate de informații, dar aproape toate includ masele atomice relative undeva. Pentru a ști ce date corespund masei atomice, ar trebui să te uiți la legendă, care se găsește în general în spațiul liber de deasupra metalelor de tranziție.

Următoarea figură prezintă un exemplu al acestei legende, evidențiind câmpul în care masa atomică relativă a fiecărui element apare pe acel tabel periodic.

După cum putem vedea, în acest caz masele atomice corespund datelor găsite în colțul din stânga sus al fiecărei celule. Cu toate acestea, acesta nu este întotdeauna cazul, așa că este important să revizuiți întotdeauna legenda pentru a evita utilizarea datelor greșite.

Odată localizate toate elementele de care avem nevoie, completăm tabelul cu masele atomice respective.

Exemplu

Continuând cu exemplul 2-oxopropanoatului de sodiu, după adăugarea maselor atomice, tabelul arată astfel:

Pasul 4: Înmulțiți și adăugați

Pentru a afla masa totală pe care o contribuie fiecare element la masa molară a compusului, trebuie să înmulțim masa atomică a fiecăruia cu numărul de atomi de acest tip prezenți în formulă. Odată efectuată această operație, se adaugă toate rezultatele pentru a obține masa molară. În acest moment, se adaugă unitățile respective ( g/mol sau lb/lb-mol, după caz).

Exemplu

În exemplul nostru, aceasta înseamnă înmulțirea valorilor din a doua și a treia coloană, plasarea rezultatelor în ultima coloană și apoi adăugarea acestor valori pentru a obține masa molară:

Masa molară, masa atomică, masa moleculară și masa formulei

Înainte de a învăța cum să calculăm masa molară, unele concepte asociate frecvent confuze ar trebui clarificate pe scurt. Acestea sunt conceptele de masă atomică, masă moleculară și masă de formulă , care sunt adesea folosite interschimbabil cu masa molară. Cu toate acestea, ele nu sunt la fel.

După cum se poate deduce din nume, masa atomică, moleculară și de formulă corespund masei unui atom, a unei molecule și, respectiv, a unei unități de formulă. În schimb, masa molară reprezintă masa unui mol de astfel de particule. În plus, fiind mase, aceste trei variabile sunt exprimate în unități de masă care pot fi grame, kilograme, lire sau orice alta, deși se obișnuiește să se folosească o unitate specială numită unitatea de masă atomică.

În ciuda diferențelor lor, având în vedere definiția molului și a unității de masă atomică, aceasta din urmă este numeric egală cu masa molară, care reprezintă sursa confuziei.

Mase atomice și moleculare și formule relative

La nivel conceptual, a vorbi despre calcularea unei mase molare prin adăugarea maselor atomice este o greșeală. Cu toate acestea, la nivel practic, nu face nicio diferență, deoarece masele atomice molare și masele atomice exprimate în amu (unități de masă atomică) sunt numeric egale.

Cu toate acestea, atât această confuzie, cât și eventualele probleme cu unitățile imperiale sunt rezolvate prin utilizarea unităților de masă relative în loc de valori absolute. Aceste mase relative constau din masele atomice sau moleculare respective împărțite la o doisprezece parte din masa izotopului de carbon-12. Această diviziune face ca unitățile să se anuleze și, prin urmare, toate masele relative sunt adimensionale și pot fi utilizate în orice context pur și simplu prin înmulțirea cu masa absolută sau molară a carbonului-12 împărțită la 12.

Exemplu de calcul al masei molare

Calculul masei molare a sulfatului feric heptahidrat

Pasul 1: Formula acestui compus este Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ · 7H ₂ O, deci este alcătuit din fier (Fe), sulf (S), oxigen (O) și hidrogen (H).

Pasul 2: Numărul total al fiecărui element este:

• Credință = 2
• S = 1 x 3 = 3
• Sau = 4 x 3 + 7 x 1 = 19
• H = 7 x 2 = 14

Pasul 3: Masele atomice relative obtinute din tabelul periodic sunt:

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

Pasul 4:

Referințe

CALCULUL MASEI MOLARE . (26 ianuarie 2021). Curs pentru UNAM. https://cursoparalaunam.com/calculo-de-la-masa-molar

Cum se calculează greutatea moleculară ? Exemple și exerciții . (2021, 18 mai). Unibetas. https://unibetas.com/molecular-weight/

Conceptul de greutate moleculară . (nd). Wow. https://www.guao.org/tercer_ano/quimica/concepto_de_peso_molecular-concepto_de_peso_molecular

Exemple de masă molară . (2015, 18 octombrie). Chimie.NET. https://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-masa-molar_18.html

Guerra M., L. (2019). Reacții stoichiometrice . UAEH. https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2019/lgm-quiminorganica.pdf

Meyer. (nd). Fișă cu date de securitate – Sulfat feric hidrat . Reactivi chimici Meyer. http://reactivosmeyer.com.mx/datos/pdf/reactivos/hds_1345.pdf