MASA MOLOWA: JAK JEST OBLICZANA, PRZYKŁADY I ROZWIĄZANE ĆWICZENIA - CHEMIA - 2025

Masa molowa jest intensywną właściwością materii, która wiąże pojęcie mola z pomiarami masy. Mówiąc bardziej zwięźle, jest to ilość masy odpowiadająca jednemu molowi substancji; czyli ile „waży” liczba Avogadro (6,022 · 10 ²³ ) danych cząstek.

Jeden mol dowolnej substancji będzie zawierał taką samą liczbę cząstek (jonów, cząsteczek, atomów itp.); jednak jego masa będzie się zmieniać, ponieważ jego wymiary molekularne są określane przez liczbę atomów i izotopów, które tworzą jego strukturę. Im masywniejszy atom lub cząsteczka, tym większa jest jego masa molowa.

Różnicę między masami molowymi różnych substancji można powierzchownie zauważyć na podstawie pozornej ilości ich próbki. Źródło: Gabriel Bolívar.

Na przykład załóżmy, że zbiera się dokładnie jeden mol dla pięciu różnych związków (górne zdjęcie). Za pomocą wagi zmierzono wyrażoną poniżej masę dla każdego klastra. Ta masa odpowiada masie molowej. Spośród nich purpurowy związek ma najjaśniejsze cząstki, podczas gdy ciemnoniebieski związek ma najcięższe cząsteczki.

Należy zwrócić uwagę, że pokazany jest uogólniony i przesadzony trend: im wyższa masa molowa, tym mniejsza ilość próbki, którą należy umieścić na wadze. Jednak ta objętość materii jest również silnie zależna od stanu skupienia każdego związku i jego gęstości.

Jak oblicza się masę molową?

Definicja

Masę molową można obliczyć na podstawie jej definicji: ilość masy na mol substancji:

M = gramy substancji / mol substancji

W rzeczywistości g / mol jest jednostką, w której zwykle wyrażana jest masa molowa, wraz z kg / mol. Tak więc, jeśli wiemy, ile mamy moli związku lub pierwiastka i zważymy go, dojdziemy bezpośrednio do jego masy molowej, stosując prosty podział.

Elementy

Masa cząsteczkowa dotyczy nie tylko związków, ale także pierwiastków. Pojęcie moli w ogóle nie dyskryminuje. Dlatego za pomocą układu okresowego ustalamy względne masy atomowe dla interesującego nas pierwiastka i mnożymy jego wartość przez 1 g / mol; to jest stałą Avogadro M _U .

Na przykład względna masa atomowa strontu wynosi 87,62. Gdybyśmy chcieli mieć jego masę atomową, byłoby to 87,62 amu; ale jeśli to, czego szukamy, to jego masa molowa, to będzie 87,62 g / mol (87,62 · 1 g / mol). W ten sposób masy molowe wszystkich pozostałych pierwiastków uzyskuje się w ten sam sposób, nawet bez konieczności przeprowadzania takiego mnożenia.

Związki

Masa cząsteczkowa związku nie jest bardziej niż suma względnych masach atomowych atomów pomnożonej przez M _U .

Na przykład cząsteczka wody, H ₂ O, ma trzy atomy: dwa wodór i jeden tlen. Względne masy atomowe H i O wynoszą odpowiednio 1,008 i 15,999. W ten sposób dodajemy ich masy mnożąc przez liczbę atomów obecnych w cząsteczce związku:

2 H (1,008) = 2,016

1 O (15 999) = 15 999

M (H ₂ O) = (2,016 + 15999) 1 g / mol = 18,015 g / mol

Dość powszechną praktyką jest pomijanie M _U na końcu:

M (H ₂ O) = (2,016 + 15.999) = 18,015 g / mol

Rozumie się, że masa molowa ma jednostki g / mol.

Przykłady

Właśnie wspomniano o jednej z najbardziej znanych mas molowych: wody 18 g / mol. Ci, którzy są zaznajomieni z tymi obliczeniami, osiągają punkt, w którym są w stanie zapamiętać niektóre masy molowe bez konieczności ich wyszukiwania lub obliczania, jak to zostało zrobione powyżej. Niektóre z tych mas molowych, które służą jako przykłady, są następujące:

-O ₂ : 32 g / mol

N ₂ : 28 g / mol

NH ₃ : 17 g / mol

CH ₄ : 16 g / mol

-CO ₂ : 44 g / mol

-HCl: 36,5 g / mol

-H ₂ SO ₄ : 98 g / mol

-CH ₃ COOH: 60 g / mol

-Fe: 56 g / mol

Zwróć uwagę, że podane wartości są zaokrąglone. Dla bardziej precyzyjnych celów masy molowe należy wyrazić z dokładnością do większej liczby miejsc po przecinku i obliczyć z użyciem właściwych i dokładnych względnych mas atomowych.

Rozwiązane ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Metodami analitycznymi oszacowano, że roztwór próbki zawiera 0,0267 mola analitu D. Wiadomo również, że jego masa odpowiada 14% próbki o łącznej masie 76 gramów. Oblicz masę molową domniemanego analitu D.

Musimy określić masę D rozpuszczonego w roztworze. Kontynuujemy:

Masa (D) = 76 g 0,14 = 10,64 g D

Oznacza to, że obliczamy 14% z 76 gramów próbki, co odpowiada gramom analitu D.Na koniec stosujemy definicję masy molowej, ponieważ mamy wystarczająco dużo danych, aby ją obliczyć:

M (D) = 10,64 g D / 0,0267 mol D

= 398,50 g / mol

Co tłumaczy się jako: jeden mol (6,022 · 10 ²³ ) cząsteczek Y ma masę równą 398,50 gramów. Dzięki tej wartości możemy wiedzieć, ile Y chcemy zważyć na wadze w przypadku, gdybyśmy chcieli np. Przygotować roztwór o stężeniu molowym 5 · 10 ^-3 M; to znaczy rozpuścić 0,1993 grama Y w jednym litrze rozpuszczalnika:

5 ^10-3 (mol / l) (398,50 g / mol) = 0,1993 g Y

Ćwiczenie 2

Oblicz masę molową kwasu cytrynowego, wiedząc, że jego wzór cząsteczkowy to C ₆ H ₈ O ₇ .

Ten sam wzór C ₆ H ₈ O ₇ ułatwia zrozumienie obliczenia, ponieważ od razu podaje nam liczbę atomów C, H i O w kwasie cytrynowym. Dlatego powtarzamy ten sam krok co dla wody:

6 C (12,0107) = 72,0642

8 H (1008) = 8064

7 O (15,999) = 111,993

M (kwas cytrynowy) = 72,0642 + 8,064 + 111,993

= 192,1212 g / mol

Ćwiczenie 3

Obliczyć masę molową pentahydratu siarczanu miedzi, CuSO ₄ · 5H ₂ O.

Już wcześniej wiemy, że masa molowa wody wynosi 18,015 g / mol. Pomaga nam to uprościć obliczenia, ponieważ na razie pomijamy to i skupiamy się na bezwodnej soli CuSO ₄ .

Mamy, że względne masy atomowe miedzi i siarki wynoszą odpowiednio 63,546 i 32,065. Z tymi danymi postępujemy analogicznie jak w przypadku ćwiczenia 2:

1 Cu (63,546) = 63,546

1 S (32065) = 32065

4 O (15,999) = 63,996

M (CuSO ₄ ) = 63,546 + 32065 + 63,996

= 159,607 g / mol

Ale interesuje nas masa molowa pentahydratowanej soli, a nie bezwodnej. Aby to zrobić, musimy dodać odpowiednią masę wody do wyniku:

5 H ₂ O = 5 · (18,015) = 90.075

M (CuSO ₄ · 5H ₂ O) = 159,607 + 90,075

= 249,682 g / mol

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Masa cząsteczkowa. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Co to jest masa molowa? Definicja, wzór i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
4. Dr Kristy M. Bailey. (sf). Samouczek stechiometryczny
   Znajdowanie masy trzonowej. Źródło: occc.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (02 grudnia 2019). Przykład problemu z masą molową. Odzyskany z: thinkco.com