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2.11: The Molar Mass

Come abbiamo visto nella quantità di Sostanza: Moles, non esiste alcuna relazione tra la massa o il volume di una sostanza e il numero di molecole. Ma abbiamo poi definito la quantità di sostanza, n, per rappresentare il numero di particelle. La quantità è quindi utile per determinare la quantità di ciascuna sostanza reagirà. Mentre 1 g di Hg, o 1 cm3 di Hg, reagisce con una massa o di volume di Br2 che non è correlato con i coefficienti dell’equazione chimica, 1 mol di Hg sempre reagisce con 1 mol di Br2, dal momento che un atomo di Hg reagisce con una molecola di Br2:

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Ciò di cui abbiamo bisogno è un modo conveniente per convertire le masse importi, e il necessario fattore di conversione è chiamato la massa molare. Una quantità molare è quella che è stata divisa per la quantità di sostanza. Ad esempio, una quantità molare estremamente utile è la massa molare M:

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È spesso conveniente esprimere quantità fisiche per unità di quantità di sostanza (per mole), perché in questo modo viene confrontato un numero uguale di atomi o molecole. Tali quantità molari spesso ci dicono qualcosa sugli atomi o sulle molecole stesse. Ad esempio, se il volume molare di un solido è più grande di quello di un altro, è ragionevole supporre che le molecole della prima sostanza siano più grandi di quelle del secondo. (Confrontando i volumi molari di liquidi, e in particolare i gas, non fornirebbe necessariamente le stesse informazioni poiché le molecole non sarebbero così strettamente imballate.)

È quasi banale ottenere la massa molare, poiché i pesi atomici e molecolari espressi in grammi ci danno le masse di 1 mol di sostanza.

Esempio \(\PageIndex{1}\): Massa molare

Ottieni la massa molare di (a) Hg e (b) Hg2Br2.

Soluzione

a) Il peso atomico del mercurio è 200,59 e quindi 1 mol Hg pesa 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) Allo stesso modo, per Hg2Br2 il peso molecolare è 560.98, e così

\

La massa molare è numericamente la stessa del peso atomico o molecolare, ma ha unità di grammi per mole. L’equazione, che definisce la massa molare, ha la stessa forma di quelle che definiscono la densità e la costante di Avogadro. Come nel caso della densità o della costante di Avogadro, non è necessario memorizzare o manipolare una formula. Ricorda semplicemente che la massa e la quantità di sostanza sono correlate tramite la massa molare.

\

La massa molare è facilmente ottenuta dai pesi atomici e può essere utilizzata come fattore di conversione, a condizione che le unità si annullino.

Esempio \(\PageIndex{2}\): Moles

Calcola la quantità di ottano (C8H18) in 500 g di questo liquido.

Soluzione

Qualsiasi problema che coinvolge interconversione di massa e quantità di sostanza richiede massa molare

\

La quantità di sostanza sarà la massa volte un fattore di conversione che consente la cancellazione di unità:

\

In questo caso il reciproco della massa molare era il fattore di conversione appropriato.

La costante di Avogadro, la massa molare e la densità possono essere utilizzate in combinazione per risolvere problemi più complicati.

Esempio \(\PageIndex{3}\): Molecole

Quante molecole sarebbero presenti in 25,0 ml di tetracloruro di carbonio puro (CCl4)?

Soluzione

Negli esempi precedenti, abbiamo dimostrato che il numero di molecole può essere ottenuto dalla quantità di sostanza utilizzando la costante di Avogadro. La quantità di sostanza può essere ottenuta dalla massa utilizzando la massa molare e la massa dal volume per mezzo della densità. Una road map per la soluzione di questo problema è

\

in breve notazione

\

La road map ci dice che dobbiamo cercare la densità di CCl4:

\

La massa molare deve essere calcolato dalla Tabella dei Pesi Atomici.

\

e ricordiamo che la costante di Avogadro è

\

L’ultima quantità (N) nella road map può quindi essere ottenuta partendo dalla prima (V) e applicando fattori di conversione successivi:

\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. Ad esempio, è stato dato un volume, e sapevamo che poteva essere convertito nella massa corrispondente per mezzo della densità, e così abbiamo cercato la densità in una tabella. Scrivendo una road map, o almeno vedendola negli occhi della tua mente, puoi tenere traccia di tali relazioni, determinare quali fattori di conversione sono necessari e quindi usarli per risolvere il problema.

Collaboratori e attribuzioni

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