Cantitatea de substanță. Masa molara

DEFINIŢIE

Raportul dintre masa (m) unei substanțe și cantitatea ei (n) se numește masa molară a substanței:

Masa molară este de obicei exprimată în g/mol, mai rar în kg/kmol. Deoarece un mol din orice substanță conține același număr de unități structurale, masa molară a substanței este proporțională cu masa unității structurale corespunzătoare, adică. masa atomică relativă a unei substanțe date (M r):

unde κ este coeficientul de proporționalitate, același pentru toate substanțele. Greutatea moleculară relativă este o mărime adimensională. Se calculează folosind masele atomice relative ale elementelor chimice indicate în Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev.

După cum se știe, masa moleculară a unei molecule este egală cu suma maselor atomice relative ale atomilor care alcătuiesc molecula:

Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).

M (HX) = Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).

Pentru a face mai ușor să nu pierdeți timp calculând masa molară a unei anumite substanțe de fiecare dată, utilizați un tabel cu masele molare, care arată astfel:

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercita	Alcătuiți formulele a doi oxizi de cupru dacă fracțiile de masă de cupru din ei sunt de 79,9% și 88,8%.
Soluţie	ω1 (O) = 100% - ω1 (Cu) = 100% - 79,9% = 20,1%; ω2 (O) = 100% - ω2 (Cu) = 100% - 88,8% = 11,2%. Să notăm numărul de moli de elemente incluși în compus prin „x” (cupru) și „y” (oxigen). Apoi, raportul molar va arăta astfel (vom rotunji valorile maselor atomice relative luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev la numere întregi): x:y = ω 1 (Cu)/Ar(Cu) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 79,9/64: 20,1/16; x:y = 1,25: 1,25 = 1:1. Aceasta înseamnă că formula primului oxid de cupru va fi CuO. x:y = ω 2 (Cu)/Ar(Cu) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 88,8/64: 11,2/16; x:y = 1,39:0,7 = 2:1. Aceasta înseamnă că formula celui de-al doilea oxid de cupru va fi Cu 2 O.
Răspuns	CuO și Cu2O

EXEMPLUL 2

Exercita	Alcătuiți formulele a doi oxizi de fier dacă fracțiile de masă ale fierului din ei sunt de 77,8% și 70,0%.
Soluţie	Fracția de masă a elementului X dintr-o moleculă din compoziția NX se calculează folosind următoarea formulă: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Să găsim fracția de masă din fiecare dintre oxizii de cupru: ω1 (O) = 100% - ω1 (Fe) = 100% - 77,8% = 22,2%; ω2 (O) = 100% - ω2 (Fe) = 100% - 70,0% = 30,0%. Să notăm numărul de moli de elemente incluși în compus prin „x” (fier) ​​și „y” (oxigen). Apoi, raportul molar va arăta astfel (vom rotunji valorile maselor atomice relative luate din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev la numere întregi): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1:1. Aceasta înseamnă că formula primului oxid de fier va fi FeO. x:y = ω2 (Fe)/Ar(Fe) : ω2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Aceasta înseamnă că formula celui de-al doilea oxid de fier va fi Fe 2 O 3.
Răspuns	FeO, Fe2O3

Masele atomilor și moleculelor sunt foarte mici, așa că este convenabil să alegeți masa unuia dintre atomi ca unitate de măsură și să exprimați masele atomilor rămași în raport cu acesta. Este exact ceea ce a făcut fondatorul teoriei atomice, Dalton, care a întocmit un tabel cu masele atomice, luând masa atomului de hidrogen drept una.

Până în 1961, în fizică, 1/16 din masa unui atom de oxigen 16 O a fost luată ca unitate de masă atomică (amu), iar în chimie - 1/16 din medie masa atomica oxigenul natural, care este un amestec de trei izotopi. Unitatea chimică de masă a fost cu 0,03% mai mare decât cea fizică.

Masa atomică și masa atomică relativă a unui element

Acceptat în prezent pentru fizică și chimie sistem unificat măsurători. 1/12 din masa unui atom de carbon de 12 C a fost aleasă ca unitate standard de masă atomică.

1 amu = 1/12 m(12 C) = 1,66057×10 -27 kg = 1,66057×10 -24 g.

DEFINIŢIE

Masa atomică relativă a unui element (A r) este o cantitate adimensională, egal cu raportul greutate medie atomul unui element la 1/12 din masa unui atom de 12 C.

Când se calculează masa atomică relativă, abundența izotopilor elementelor în scoarta terestra. De exemplu, clorul are doi izotopi 35 Cl (75,5%) și 37 Cl (24,5%). Masa atomică relativă a clorului este:

A r (Cl) = (0,755×m(35 Cl) + 0,245×m(37 Cl)) / (1/12×m(12 C) = 35,5.

Din definiția masei atomice relative rezultă că masa absolută medie a unui atom este egală cu masa atomică relativă înmulțită cu amu:

m(Cl) = 35,5 × 1,66057 × 10 -24 = 5,89 × 10 -23 g.

Greutatea moleculară relativă a elementului

DEFINIŢIE

Masa moleculară relativă a substanței (Mr) este o mărime adimensională egală cu raportul dintre masa unei molecule a unei substanțe și 1/12 din masa unui atom de 12 C.

Masa moleculară relativă a unei molecule este egală cu suma maselor atomice relative ale atomilor care alcătuiesc molecula, de exemplu:

M r (N 2 O) = 2 × A r (N) + A r (O) = 2 × 14,0067 + 15,9994 = 44,0128.

Masa absolută a unei molecule este egală cu masa moleculară relativă multiplicată cu amu.

Numărul de atomi și molecule din probele obișnuite de substanțe este foarte mare, prin urmare, atunci când se caracterizează cantitatea unei substanțe, se folosește o unitate specială de măsură - molul.

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține același număr de particule (molecule, atomi, ioni, electroni) cât sunt atomi de carbon conținuti în 12 g de izotop 12 C.

Masa unui atom de 12 C este de 12 amu, prin urmare numărul de atomi din 12 g de izotop de 12 C este:

N A = 12 g / 12 × 1,66057 × 10 -24 g = 1/1,66057 × 10 -24 = 6,0221 × 10 -23.

Astfel, un mol dintr-o substanță conține 6,0221×10 -23 particule din această substanță.

Mărimea fizică N A se numește constanta lui Avogadro are dimensiunea = mol -1. Numărul 6,0221×10 -23 se numește numărul lui Avogadro.

DEFINIŢIE

Masa molara(M) este masa a 1 mol dintr-o substanță.

Este ușor de arătat că valorile numerice ale masei molare M și ale masei moleculare relative M r sunt egale, totuși, prima cantitate are dimensiunea [M] = g/mol, iar a doua este adimensională:

M = N A × m (1 moleculă) = N A × M r × 1 amu = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

Aceasta înseamnă că dacă masa unei anumite molecule este, de exemplu, 44 amu, atunci masa unui mol de molecule este de 44 g.

Constanta lui Avogadro este un coeficient de proporționalitate care asigură trecerea de la relațiile moleculare la cele molare.

Chimia este știința extremelor. În sensul că numerele reale, reale, care descriu realitatea din el sunt fie extrem de mici, fie extrem de mari. Mulți oameni s-ar speria de un număr cu 23 de zerouri. Asta chiar e mult. Dar există atât de multe unități (bucăți) conținute într-un mol dintr-o substanță. Ați dori să efectuați calcule cu astfel de numere colosale? Este incomod. Dar în zilele noastre, orice școlar rezolvă problemele de chimie cu o foaie de hârtie și un simplu calculator. Acest lucru este posibil datorită unui limbaj special de simplificare creat de chimiști. Și una dintre principalele expresii ale acestui limbaj este „masa molară”.

Formula prin definiție

Determinarea masei molare este simplă: masa unei substanțe trebuie împărțită la cantitatea sa chimică. Adică vei afla cât cântărește un mol dintr-o anumită substanță. Există o altă modalitate de a determina masa molară, dar principalul lucru aici este să nu vă confundați. Masa molară este numeric egală cu masa atomică sau moleculară. Dar unitățile de măsură sunt diferite.

De ce oricum?

În ce situații ai putea avea nevoie de masă molară? Un exemplu clasic este necesitatea de a identifica formula unei substanțe. Nu toate substanțele și nu în toate situațiile pot fi determinate de proprietăți chimiceŞi aspect, uneori este necesar să se calculeze relații cantitative. Dacă cunoașteți cantitățile reale de substanțe, puteți calcula tipul de atomi și proporțiile acestora în substanță. Și veți avea nevoie de ajutorul unui vechi chimist. Într-adevăr foarte vechi. Mendeleev însuși.

Conexiuni de concept

Cum ne poate ajuta masa marelui om de știință? Masa molară a unei substanțe este egală ca număr cu masa atomică (pentru substanțe atomice și metale pure) sau cu masa moleculară, dar se măsoară în alte unități. Această caracteristică a unei substanțe va fi exprimată în grame pe mol, moleculară - în unități de masă atomică. Cum s-a întâmplat ca aceste numere să fie aceleași? Valorile pe care le vedeți în tabel pentru elemente au fost calculate empiric. Fiecare tip de atom a fost cântărit și masa lui a fost determinată în unități convenabile. Prin urmare, nu vedeți minus al douăzeci și șaptelea grad, ci numere destul de decente, cel mai adesea în intervalul unu și o sută. Există și elemente grele, dar de obicei nu sunt menționate în cărțile școlare cu probleme.

Dacă nu ai toate numerele la îndemână

Ce se întâmplă dacă o substanță constă din molecule și știi ce este? Cum se găsește masa molară a unei substanțe dacă masa și cantitatea sa chimică nu sunt disponibile în același timp în funcție de condițiile problemei? Este simplu, găsiți fiecare tip de atom (element) din tabel și înmulțiți masele atomice cu numărul de atomi din moleculă pentru diferitele elemente. Și apoi doar rezumați - și obțineți o masă moleculară care va coincide exact cu masa molară. Pentru chimiștii tineri moderni, totul este deja pregătit - pentru o formulă cunoscută a unei substanțe, calcularea valorii dorite nu este o problemă.

Dacă înțelegi esența chimiei, ți se va părea foarte ușor. Principala sarcină atunci când stăpâniți această știință este de a studia și aminti proprietățile unor substanțe specifice, dar procese generale iar descrierile nu ar putea fi mai simple. Odată ce înțelegi, exersează, nu vei fi niciodată confuz în viața ta.

Nu este un secret pentru nimeni faptul că simbolurile chimice fac posibilă reprezentarea compoziției unei substanțe complexe sub formă de formule.

Formula chimică este o înregistrare convențională a compoziției unei substanțe folosind simboluri și indici chimici.

Formulele disting între moleculare, structurale, electronice și altele.

Formule moleculare(H3P04, Fe203, Al(OH)3, Na2S04, 02 etc.) arată compoziția calitativă (adică din ce elemente constă substanța) și cantitativă (adică câți atomi ai fiecărui element sunt în substanță).

Formule structurale arată ordinea conexiunii atomilor dintr-o moleculă, conectând atomii cu liniuțe (o liniuță - una legătură chimicăîntre doi atomi dintr-o moleculă).

Masa relativă atomică și moleculară

Masa atomică relativă o substanță sau un element este o mărime adimensională. De ce fără dimensiuni, pentru că masa trebuie să aibă dimensiune?

Motivul este că masa atomică a substanței în kg este foarte mică și se exprimă de ordinul 10 la minus 27 de putere. Pentru a nu ține cont de acest indicator în calcule, masa fiecărui element a fost redusă la un raport de 1/12 din masa izotopului de carbon. Din acest motiv, masa atomică relativă a carbonului este de 12 unități.

Valorile moderne ale maselor atomice relative sunt date în tabelul periodic al elementelor de către D.I. Pentru majoritatea articolelor indicate

Valorile medii aritmetice ale maselor atomice ale unui amestec natural de izotopi ai acestor elemente.

De exemplu, masa relativă hidrogenul este 1, iar oxigenul este 16.

Greutatea moleculară relativă a simple și substanțe complexe este numeric egală cu suma maselor atomice relative ale atomilor care alcătuiesc molecula.

De exemplu, masa moleculară relativă a apei, constând din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, este

De formula chimica poate fi calculat ca compozitia chimica, și greutatea moleculară.

Compoziția cantitativă determinată de formule chimice este de mare importanță pentru numeroase calcule care se fac pe baza compoziției chimice.

Calculul masei moleculare relative a unei substanțe folosind o formulă chimică se realizează prin adăugarea produselor maselor atomice relative ale elementelor cu indicii corespunzători din formula chimică.

Am discutat despre modul în care masa moleculară a unei substanțe este calculată puțin mai mare.

Și aceasta este exact sarcina pe care o automatizează calculatorul nostru chimic.

Cunoscând masa moleculară a unei substanțe, nu ne costă nimic să calculăm masa molară.

Mol- este cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține aceeași cantitate elemente structurale Câți atomi sunt în carbon-12 cântărind 12 grame?

Astfel, masa molară a unei substanțe corespunde cu exactitate masei moleculare relative și are dimensiunea gram/mol

Astfel, masa molară a apei este de 18 grame/mol.

Masa molară a unei substanțe poate fi definită ca raport masa unei porțiuni date dintr-o substanță La cantitatea de substanta in aceasta portiune

Caracteristici distinctive

În raport cu alte calculatoare care calculează masa molară a unei substanțe, acest calculator are următoarele caracteristici:

Formula poate conține paranteze, de exemplu

Formula poate conține un coeficient

Dacă este nevoie să calculați fracțiunile de masă ale fiecărui element chimic din formulă, atunci ar trebui să utilizați calculatorul online pentru fracția de masă a unei substanțe

Masele molare ale căror elemente chimice nu sunt rotunjite?

Este logic să presupunem, dacă ați citit de unde provine conceptul de „masă relativă”, că un element va avea o masă „nerotunjită” - carbon . Vor mai exista și alte elemente chimice cu mase „nerotunjite”? Mă îndoiesc.

sintaxă

formula molara[!]

unde formula este o formulă arbitrară substanta chimica.

Atenţie! Elemente chimiceîn formulă trebuie indicat ca în tabelul periodic.

un exemplu simplu va arăta costul unei erori de nerespectare a literelor (majuscule sau mici)

Dacă scriem CO, atunci este carbon și oxigen, iar dacă scriem Co, atunci este cobalt.

Puteți insera un simbol de serviciu (semnul exclamării) în orice parte a formulei.

Ce ne dă el?

Rotunjește toți parametrii la nivelul de precizie utilizat în programa școlară. Acest lucru este foarte convenabil pentru cei care rezolvă problemele școlare.

De exemplu, masa molară a apei din manualele școlare este 18, dar dacă luăm în considerare algoritmi mai precisi, aflăm că masa molară este 18,01528. Diferența este mică, dar dacă calculați, de exemplu, fracția de masă a unei substanțe chimice, obțineți o discrepanță mică, dar foarte neplăcută în parametrii de ieșire, care poate induce în eroare utilizatorii neexperimentați ai calculatorului.

Exemple

scrie o cerere molar NaMgU3O24C18H27

primim raspunsul

Dacă scriem un semn de exclamare în parametrii de intrare, vom obține următorul răspuns:

Atomii și moleculele sunt cele mai mici particule de materie, așa că puteți alege masa unuia dintre atomi ca unitate de măsură și puteți exprima masele altor atomi în raport cu cel ales. Deci, ce este masa molară și care este dimensiunea acesteia?

Ce este masa molară?

Fondatorul teoriei maselor atomice a fost omul de știință Dalton, care a întocmit un tabel cu masele atomice și a luat masa atomului de hidrogen ca una.

Masa molară este masa unui mol dintr-o substanță. O aluniță, la rândul său, este cantitatea de substanță care conține un anumit număr de particule minuscule la care participă procese chimice. Numărul de molecule conținute într-un mol se numește numărul lui Avogadro. Această valoare este constantă și nu se modifică.

Orez. 1. Formula pentru numărul lui Avogadro.

Astfel, masa molară a unei substanțe este masa unui mol, care conține 6,02 * 10^23 particule elementare.

Numărul lui Avogadro și-a primit numele în onoarea savantului italian Amedeo Avagadro, care a demonstrat că numărul de molecule în volume egale de gaze este întotdeauna același

Masa molara in Sistemul internațional SI se măsoară în kg/mol, deși această valoare este de obicei exprimată în grame/mol. Această valoare este desemnată scrisoare engleză M, iar formula masei molare este următoarea:

unde m este masa substanței și v este cantitatea de substanță.

Orez. 2. Calculul masei molare.

Cum se află masa molară a unei substanțe?

Tabelul lui D.I Mendeleev vă va ajuta să calculați masa molară a unei anumite substanțe. Să luăm orice substanță, de exemplu, acidul sulfuric. Formula sa este următoarea: H2SO4. Acum să ne întoarcem la tabel și să vedem care este masa atomică a fiecăruia dintre elementele incluse în acid. Acid sulfuric este format din trei elemente - hidrogen, sulf, oxigen. Masa atomică a acestor elemente este respectiv 1, 32, 16.

Se dovedește că masa moleculară totală este egală cu 98 de unități de masă atomică (1*2+32+16*4). Astfel, am aflat că un mol de acid sulfuric cântărește 98 de grame.

Masa molară a unei substanțe este numeric egală cu masa moleculară relativă dacă unitățile structurale ale substanței sunt molecule. Masa molară a unei substanțe poate fi, de asemenea, egală cu masa atomică relativă dacă unitățile structurale ale substanței sunt atomi.

Până în 1961, un atom de oxigen a fost luat ca unitate de masă atomică, dar nu un atom întreg, ci 1/16 din acesta. În același timp, chimice și unități fizice masele nu erau la fel. Chimic a fost cu 0,03% mai mult decât fizic.

În prezent, un sistem de măsurare unificat a fost adoptat în fizică și chimie. Ca standard e.a.m. Se selectează 1/12 din masa unui atom de carbon.

Orez. 3. Formula pentru unitatea de masă atomică a carbonului.

Masa molară a oricărui gaz sau vapori este foarte ușor de măsurat. Este suficient să folosiți controlul. Același volum al unei substanțe gazoase este egal ca cantitate cu altul la aceeași temperatură. O modalitate binecunoscută de a măsura volumul de abur este determinarea cantității de aer deplasat. Acest proces se realizează folosind o ramură laterală care duce la un dispozitiv de măsurare.

Conceptul de masă molară este foarte important pentru chimie. Calculul său este necesar pentru crearea de complexe polimerice și multe alte reacții. În produse farmaceutice, concentrația unei substanțe date într-o substanță este determinată folosind masa molară. De asemenea, masa molară este importantă în providență cercetare biochimică(proces de schimb în element).

În zilele noastre, datorită dezvoltării științei, sunt cunoscute masele moleculare ale aproape tuturor componentelor sângelui, inclusiv hemoglobina.

Ce am învățat?

La chimia de clasa a VIII-a, un subiect important este „masa molară a unei substanțe”. Masa molară este un fizic important și conceptul chimic. Masa molară este o caracteristică a unei substanțe, raportul dintre masa unei substanțe și numărul de moli ai acestei substanțe, adică masa unui mol de substanță. Se măsoară în kg/mol sau gram/mol.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Evaluare medie: 4.2. Evaluări totale primite: 331.