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2.11: Die Molmasse

Wie wir in der Substanzmenge gesehen haben: Mol, Es gibt keine Beziehung zwischen der Masse oder dem Volumen einer Substanz und der Anzahl der Moleküle. Aber wir haben dann die Substanzmenge n definiert, um die Anzahl der Partikel darzustellen. Die Menge ist daher nützlich, um zu bestimmen, wie viel von jeder Substanz reagiert. Während 1 g Hg oder 1 cm3 Hg mit einer Masse oder einem Volumen von Br2 reagiert, das nicht mit den Koeffizienten der chemischen Gleichung zusammenhängt, reagiert 1 mol Hg immer mit 1 Mol Br2, da ein Atom Hg mit einem Molekül Br2 reagiert:

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Was wir brauchen, ist eine bequeme Möglichkeit, Massen in Mengen umzuwandeln, und der notwendige Umrechnungsfaktor wird als Molmasse bezeichnet. Eine molare Menge ist eine Menge, die durch die Substanzmenge geteilt wurde. Eine äußerst nützliche molare Größe ist beispielsweise die Molmasse M:

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Es ist oft zweckmäßig, physikalische Größen pro Substanzeinheit (pro Mol) auszudrücken, da auf diese Weise die gleiche Anzahl von Atomen oder Molekülen verglichen wird. Solche molaren Größen sagen uns oft etwas über die Atome oder Moleküle selbst aus. Wenn beispielsweise das Molvolumen eines Feststoffs größer ist als das eines anderen, ist es vernünftig anzunehmen, dass die Moleküle der ersten Substanz größer sind als die der zweiten. (Ein Vergleich der molaren Volumina von Flüssigkeiten und insbesondere von Gasen würde nicht unbedingt die gleichen Informationen liefern, da die Moleküle nicht so dicht gepackt wären.)

Es ist fast trivial, die Molmasse zu erhalten, da Atom- und Molekulargewichte, ausgedrückt in Gramm, die Massen von 1 Mol Substanz ergeben.

Beispiel \(\pageIndex{1}\): Molmasse

Erhalten Sie die Molmasse von (a) Hg und (b) Hg2Br2.

Lösung

a) Das Atomgewicht von Quecksilber beträgt 200,59, und so wiegt 1 mol Hg 200,59 g.

\( M_{\text{Hg}}=\frac{m_{\text{Hg}}}{n_{\text{Hg}}} = \frac{\text{200}\text{.59 g}}{\text{1 mol}}= \text {200,59 g mol}^{-1}\)

b) In ähnlicher Weise ist für Hg2Br2 das Molekulargewicht 560,98, und so

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Die Molmasse ist numerisch die gleiche wie das Atom- oder Molekulargewicht, aber es hat Einheiten von Gramm pro Mol. Die Gleichung, die die Molmasse definiert, hat die gleiche Form wie die Definition der Dichte und die Avogadro-Konstante. Wie bei der Dichte oder der Avogadro-Konstante ist es nicht erforderlich, eine Formel zu speichern oder zu manipulieren. Denken Sie einfach daran, dass Masse und Substanzmenge über die Molmasse zusammenhängen.

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Die Molmasse wird leicht aus Atomgewichten erhalten und kann als Umrechnungsfaktor verwendet werden, sofern die Einheiten übereinstimmen.

Beispiel \(\pageIndex{2}\): Mol

Berechnen Sie die Menge an Oktan (C8H18) in 500 g dieser Flüssigkeit.

Lösung

Jedes Problem, das die Umwandlung von Masse und Substanzmenge betrifft, erfordert Molmasse

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Die Substanzmenge ist die Masse mal ein Umrechnungsfaktor, der die Annullierung von Einheiten ermöglicht:

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In diesem Fall war der Kehrwert der Molmasse der geeignete Umrechnungsfaktor.

Die Avogadro-Konstante, die Molmasse und die Dichte können in Kombination verwendet werden, um kompliziertere Probleme zu lösen.

Beispiel \(\pageIndex{3}\): Moleküle

Wie viele Moleküle wären in 25,0 ml reinem Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) vorhanden?

Lösung

In früheren Beispielen haben wir gezeigt, dass die Anzahl der Moleküle aus der Substanzmenge unter Verwendung der Avogadro-Konstante erhalten werden kann. Die Substanzmenge kann durch Verwendung der Molmasse aus der Masse und durch Dichte aus dem Volumen gewonnen werden. Eine Straßenkarte zur Lösung dieses Problems ist

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oder in Kurzschrift

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Die Straßenkarte sagt uns, dass wir die Dichte von CCL nachschlagen müssen4:

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Die Molmasse muss aus der Atomgewichtstabelle berechnet werden.

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und wir erinnern uns, dass die Avogadro-Konstante

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Die letzte Größe (N) in der Straßenkarte kann dann erhalten werden, indem mit der ersten (V) begonnen und aufeinanderfolgende Umrechnungsfaktoren angewendet werden:

\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. Zum Beispiel wurde ein Volumen angegeben, und wir wussten, dass es mittels Dichte in die entsprechende Masse umgewandelt werden konnte, und so haben wir die Dichte in einer Tabelle nachgeschlagen. Indem Sie eine Straßenkarte schreiben oder sie zumindest vor Ihrem geistigen Auge sehen, können Sie solche Beziehungen verfolgen, bestimmen, welche Umrechnungsfaktoren benötigt werden, und sie dann verwenden, um das Problem zu lösen.

Mitwirkende und Zuschreibungen

  • Ed Vitz (Kutztown University), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (Universität von Minnesota Rochester), Tim Wendorff und Adam Hahn.