2.11: den molære masse
som vi så i mængden af stof: mol, er der intet forhold mellem massen eller volumenet af et stof og antallet af molekyler. Men vi definerede derefter mængden af stof, n, for at repræsentere antallet af partikler. Mængden er derfor nyttig til bestemmelse af, hvor meget af hvert stof der vil reagere. Mens 1 g Hg eller 1 cm3 Hg reagerer med en masse eller et volumen Br2, der ikke er relateret til koefficienterne i den kemiske ligning, reagerer 1 mol Hg altid med 1 mol Br2, da et atom af Hg reagerer med et molekyle Br2:
hvad vi har brug for er en bekvem måde at konvertere masser til mængder, og den nødvendige konverteringsfaktor kaldes den molære masse. En molær mængde er en, der er divideret med mængden af stof. For eksempel er en yderst nyttig molær mængde den molære masse M:
\
det er ofte praktisk at udtrykke fysiske mængder pr. Sådanne molære mængder fortæller os ofte noget om atomerne eller molekylerne selv. For eksempel, hvis det molære volumen af et fast stof er større end det andet, er det rimeligt at antage, at molekylerne i det første stof er større end det andet. (Sammenligning af de molære volumener af væsker og især gasser ville ikke nødvendigvis give den samme information, da molekylerne ikke ville være så tæt pakket.)
det er næsten trivielt at opnå den molære masse, da atom-og molekylvægte udtrykt i gram giver os masserne af 1 mol stof.
eksempel \(\Sideindeks{1}\): molær masse
opnå den molære masse af (A) Hg og (b) Hg2Br2.
opløsning
a) atomvægten af kviksølv er 200,59, og så vejer 1 mol Hg 200,59 g.
\ (m_ {\tekst{Hg}}=\frac{m_ {\tekst{Hg}}} {n_ {\tekst{Hg}}} = \frac {\tekst{200}\tekst{.59 g}} {\tekst{1 mol}}= \tekst{200,59 g mol}^{-1}\)
b) tilsvarende for hg2br2 molekylvægten er 560,98, og så
\
den molære masse er numerisk den samme som atom-eller molekylvægten, men den har enheder på gram pr.mol. Ligningen, der definerer den molære masse, har den samme form som dem, der definerer densitet, og Avogadro-konstanten. Som i tilfælde af tæthed eller Avogadro-konstanten er det ikke nødvendigt at huske eller manipulere en formel. Husk blot, at masse og mængde stof er relateret via molær masse.
\
den molære masse opnås let fra atomvægte og kan bruges som en konverteringsfaktor, forudsat at enhederne annullerer.
eksempel \(\Sideindeks{2}\): mol
Beregn mængden af oktan (C8H18) i 500 g af denne væske.
opløsning
ethvert problem, der involverer interkonversion af masse og mængde stof, kræver molær masse
\
mængden af stof vil være massen gange en konverteringsfaktor, der tillader annullering af enheder:
\
i dette tilfælde var den gensidige af den molære masse den passende konverteringsfaktor.
Avogadro-konstanten, molmassen og densiteten kan bruges i kombination til at løse mere komplicerede problemer.
eksempel \(\Sideindeks{3}\): molekyler
hvor mange molekyler ville være til stede i 25,0 ml rent carbontetrachlorid (CCl4)?
opløsning
i tidligere eksempler viste vi, at antallet af molekyler kan opnås ud fra mængden af stof ved anvendelse af Avogadro-konstanten. Mængden af stof kan opnås fra masse ved anvendelse af den molære masse og masse fra volumen ved hjælp af densitet. En køreplan til løsningen af dette problem er
\
eller i stenografisk notation
\
køreplanen fortæller os, at vi skal slå op tætheden af CCl4:
\
den molære masse skal beregnes ud fra tabellen over atomvægte.
\
og vi husker, at Avogadro-konstanten er
\
den sidste mængde (N) i køreplanen kan derefter opnås ved at starte med den første (V) og anvende successive konverteringsfaktorer:
\begin{align}\textit{N}&& 25\text{ cm}^{3}\cdot\tfrac{\text{1.595 g}} {1 \text{ cm}^{3}}\cdot\tfrac {1 \text{ mol}} {\text{153.81 g}}\cdot\tfrac {6.022\cdot10^{23} \text{ molecules}}{1 \text{ mol}} \\&&1.56\cdot10^{23} \text{ molecules} \end{align}
Notice that in this problem we had to combine techniques from previous examples. To do this you must remember relationships among quantities. For eksempel blev der givet et volumen, og vi vidste, at det kunne konverteres til den tilsvarende masse ved hjælp af densitet, og så kiggede vi tætheden op i en tabel. Ved at skrive et køreplan eller i det mindste se det i dit sinds øje, kan du holde styr på sådanne forhold, bestemme, hvilke konverteringsfaktorer der er behov for, og derefter bruge dem til at løse problemet.
bidragydere og tilskrivninger
-
Ed Vits (University of Minnesota), John Moore (Madison), Justin Shorb (Hope College), Prat-Resina (University of Minnesota Rochester), Tim Vendorff og Adam Hahn.
Leave a Reply