Diferența dintre masa formulei și masa moleculară

Masa formulei , numită uneori și greutatea formulei și reprezentată ca PF, corespunde sumei greutăților atomice medii ale tuturor atomilor prezenți în formula empirică a unei substanțe chimice. Pe de altă parte, masa moleculară , numită și greutate moleculară și reprezentată ca PM, corespunde masei medii a unei molecule sau a unei unități discrete a unui compus molecular. Ca și masa formulei, masa moleculară poate fi calculată prin adăugarea maselor atomice medii ale atomilor care alcătuiesc molecula și, prin urmare, sunt reprezentate în formula moleculară.

În ciuda faptului că sunt esențial diferite, conceptele de masă formulă și masă moleculară sunt strâns legate. Ambele sunt calculate în același mod și ambele sunt utilizate cu aceeași intenție. Cu alte cuvinte, din punct de vedere practic, acestea nu se disting unele de altele. Cu toate acestea, din punct de vedere conceptual, ele implică diferențe subtile care au legătură cu utilizarea corectă a terminologiei chimice.

Formule moleculare și formule empirice

Pentru a înțelege mai bine diferența dintre masa formulei și masa moleculară, este necesar să clarificăm diferența dintre formulele empirice și formulele moleculare, deoarece, practic, aceste mase nu sunt altceva decât suma maselor atomilor prezenți într-unul sau celălalt. formulă.

formulă moleculară

Formula moleculară este o reprezentare simplificată a compoziției chimice a unei substanțe moleculare. Indică tipurile de atomi care alcătuiesc o moleculă, precum și numărul real de atomi de fiecare tip prezenți în structura sa. În acest sens, conceptul de formulă moleculară corespunde doar compușilor moleculari, adică celor care sunt formați din unități discrete numite molecule, în care toți atomii sunt legați între ei prin legături covalente și care prezintă interacțiuni. Intermoleculare slabe de tip van der Waals.

Formula moleculară și compușii ionici

Este o greșeală foarte frecventă să vorbim despre formula moleculară în raport cu compușii ionici. De exemplu, se spune adesea cu nepăsare că formula „moleculară” a clorurii de sodiu este NaCl. Aceasta reprezintă o eroare conceptuală deoarece, fiind un compus ionic, nu există molecule în clorura de sodiu. Niciun ion de sodiu nu este legat de un singur ion de clorură pentru a forma o unitate NaCl discretă, dar toate sunt legate de toate celelalte prin forțe electrostatice de atracție, adică prin legături ionice.

Într-un exemplu gratuit, asta ar echivala cu a spune că într-o sală de clasă cu 20 de elevi bărbați și 20 de eleve, care abia se cunosc, sunt 20 de cupluri logodite. Deși, de fapt, există o femelă pentru fiecare bărbat, asta nu înseamnă că există vreo legătură între ei în afară de faptul că se află în aceleași locuri. În acest caz, mai corect ar fi să spunem că camera este formată dintr-un număr egal de bărbați și femele. Acesta este exact ceea ce încearcă să transmită formula unui compus ionic: NaCl nu înseamnă că clorura de sodiu este formată din „perechi” de ioni de clorură și ioni de sodiu, ci că în clorura de sodiu există aceeași proporție din fiecare ion.

Formula moleculară și masa moleculară

Deoarece compușii ionici nu formează molecule, este incorect să vorbim despre formula moleculară a unui compus ionic. Numai compușii moleculari au o formulă moleculară. Prin extensie, numai compușii moleculari au masă moleculară .

Exemple:

• Formula moleculară a benzenului este C ₆ H ₆ și are o masă moleculară de 78,11 amu.
• Formula moleculară a apei este H ₂ O și are o masă moleculară de 18,01 amu.
• Formula moleculară a glucozei este C ₆ H ₁₂ O ₆ și are o masă moleculară de 180,16 amu.
• Azotatul de potasiu, fiind un compus ionic, nu are nici o formulă moleculară, nici o masă moleculară. Ceea ce are este formula empirică și formula de masă.

formulă empirică

Formula empirică este raportul minim de numere întregi care poate exista între atomii care alcătuiesc o substanță chimică. Pe baza legii proporțiilor definite, fiecare substanță pură, fie ea ionică sau moleculară, este alcătuită dintr-un set de elemente care sunt asociate într-o proporție fixă ​​și bine definită. Formula empirică constă, deci, din cea mai mică combinație posibilă de numere întregi cu care poate fi reprezentată această proporție.

De exemplu, după cum am văzut, benzenul este un compus molecular format din 6 atomi de carbon și 6 hidrogeni, deci putem spune că, în această substanță, atomii de carbon și hidrogen sunt într-un raport de 6:6. Cu toate acestea, acest raport poate fi simplificat la unul cu numere întregi mai mici, care este 1:1. Din acest motiv, putem spune că formula empirică a benzenului este CH.

Formula empirică și compușii ionici

Spre deosebire de formulele moleculare, care se aplică doar compușilor moleculari, formula empirică poate fi aplicată oricărui tip de substanță chimică, de la elemente pure la compuși ionici, trecând prin compușii moleculari. Cu alte cuvinte, singura modalitate corectă de a reprezenta compușii ionici este prin formula lor empirică, în timp ce compușii moleculari pot fi reprezentați atât prin formulele lor empirice, cât și moleculare.

Formula empirică și formula masa

Masa formulei reprezintă masa unei unități a formulei empirice și de aici își ia numele. Din cele de mai sus se poate deduce că, în timp ce compușii moleculari sunt asociați cu o masă moleculară, dar nu ionică, atât primii, cât și cei din urmă sunt asociați cu o masă cu formula .

Determinarea masei cu formula a unui compus ionic

Un punct important ar trebui clarificat cu privire la formula empirică și masa formulei compușilor ionici. Există unele situații în care formula empirică nu coincide exact cu formula pe care o folosim pentru a reprezenta unii compuși ionici, în special cei care au ioni poliatomici covalenți cu o formulă simplificabilă, cum ar fi oxalatul (C 2 O 4 _2- ) _, ^{tetrationatul} ( S ₄ O ₆ ^– ) sau peroxid (O ₂ ^2-). Aceasta deoarece o formulă empirică urmărește să reprezinte proporția minimă în care se găsesc toți atomii unei substanțe, dar în cazul compușilor ionici, este mai important să se exprime proporția minimă în care se găsesc ionii care o alcătuiesc. numitul compus, dar nu atomii individuali.

În acest sens, trebuie să ținem cont de faptul că, la exprimarea formulei unui compus ionic, ionii poliatomici sunt luați ca unități discrete indivizibile, chiar dacă indicele lor pot fi simplificați și mai mult.

Exemplu

Pentru a ilustra acest lucru, luați în considerare oxalatul de potasiu, care este un compus ionic format din ioni de oxalat (C ₂ O ₄ ^2- ) și cationi de potasiu (K ⁺ ). Sunt necesare două potasiu pentru fiecare oxalat, deci formula acestui compus este K ₂ C ₂ O ₄ . Deși această formulă ar putea fi simplificată la KCO2 ₍ care este de fapt formula empirică a acestui compus), în scopul determinării masei formulei în acest caz, simplificarea nu este efectuată deoarece este Considerați ionul oxalat ca o unitate discretă.

Această practică asigură că formulele compușilor ionici și masele lor de formulă respective pot fi întotdeauna utilizate fără echivoc pentru a determina numărul de ioni de fiecare tip prezenți într-o probă.

Calculul masei formulei și masei moleculare

După cum sa menționat deja, din punct de vedere practic, atât masa moleculară, cât și masa formulei sunt calculate și utilizate în același mod. În ambele cazuri se folosește formula respectivă, moleculară sau empirică, după caz, și se adaugă masele atomice medii ale tuturor atomilor prezenți.

Mărimea și unitățile formulei de masă și masă moleculară

Când avem de-a face cu masele, este clar că atât formula, cât și masa moleculară trebuie exprimate în unități de masă. Acestea fiind spuse, este important de remarcat faptul că ambele mase au mărimi extrem de mici, în virtutea faptului că reprezintă masele doar a câtorva atomi. Din acest motiv, în loc să se utilizeze unități precum gramele sau kilogramele pentru a reprezenta formula sau masa moleculară, se folosesc unități de masă atomică sau amu.

În acest sens, este incorect să spunem că masa moleculară a apei este de 18 g, deoarece aceasta este, în realitate, masa unui mol de molecule de apă, nu doar una. În acest caz, conceptele de formulă și masă moleculară sunt confundate cu cea de masă molară , care nu este aceeași.

exemple

• Determinați masa moleculară a acidului butanoic a cărui formulă moleculară este C ₃ H ₇ COOH.

Acest compus are 4 atomi de carbon, 8 hidrogen și 2 oxigen, astfel încât masa sa moleculară sau greutatea moleculară este:

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

• Determinați formula masei de fosfat de calciu a cărui formulă empirică este 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

Folosind formula masa și masa moleculară

Principalul motiv pentru care majoritatea oamenilor determină masa de formulă a unui compus ionic sau masa moleculară a unei substanțe moleculare este că ambele sunt numeric egale cu masele lor molare respective. Acestea reprezintă masa în grame a unui mol de substanță, astfel încât masa formulei și masa moleculară servesc la determinarea indirectă a numărului de moli prezenți în orice probă de substanță.

Prin numărul de moli se deschide posibilitatea de a efectua tot felul de calcule stoichiometrice, de la numărul de atomi, ioni sau molecule, până la reactivi limitatori, reactivi în exces și diferitele tipuri de randamente, printre altele.

Rezumatul diferențelor și asemănărilor dintre masa formulei și masa moleculară

Următorul tabel rezumă tot ce s-a discutat în acest articol.

Referințe

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

Masa moleculară și greutatea moleculară . (n.d.). Academia Khan. https://es.khanacademy.org/science/3-secondary-cyt/x2972e7ae3b16ef5b:unit-1-links-and-chemical-reactions/x2972e7ae3b16ef5b:balance-of-reactions-and-stoichiometry/v/molecular-mass- şi-greutatea-moleculară

Medina, J. (2011). CHIMIE I: CLASA 4: Tema 1 Stoichiometria compușilor. Blogul profesorului Jhonny Medina. http://quimicaunouc.blogspot.com/p/masa-molecular-masa-formula-y-masa-molar.html

Merino, M. (2009). Definiția greutății moleculare — Definition.de . Definitia. https://definicion.de/molecular-weight/

Formula Greutate (Chimie) . (2017, 12 iunie). glosare de specialitate. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/peso-formula