2.11: Masa molowa
jak widzieliśmy w ilości substancji: moli, nie ma związku między masą lub objętością substancji a liczbą cząsteczek. Ale potem zdefiniowaliśmy ilość substancji, n, aby reprezentować liczbę cząstek. Ilość ta jest zatem przydatna przy określaniu, ile każdej substancji będzie reagować. Podczas gdy 1 g Hg, lub 1 cm3 Hg, reaguje z masą lub objętością Br2, która nie jest związana ze współczynnikami równania chemicznego, 1 mol Hg zawsze reaguje z 1 mol Br2, ponieważ jeden atom Hg reaguje z jedną cząsteczką Br2:
to, czego potrzebujemy, to wygodny sposób konwersji mas na ilości, a niezbędny Współczynnik konwersji nazywa się molowym masa. Ilość molowa to taka, która została podzielona przez ilość substancji. Na przykład niezwykle użyteczną ilością molową jest Masa molowa M:
\
często wygodnie jest wyrażać wielkości fizyczne na jednostkę ilości substancji (na mol), ponieważ w ten sposób porównuje się równą liczbę atomów lub cząsteczek. Takie wielkości molowe często mówią nam coś o samych atomach lub cząsteczkach. Na przykład, jeśli objętość molowa jednego ciała stałego jest większa niż objętość innego ciała stałego, rozsądne jest założenie, że cząsteczki pierwszej substancji są większe niż cząsteczki drugiej. (Porównywanie objętości molowych cieczy, a zwłaszcza gazów, niekoniecznie dałoby te same informacje, ponieważ cząsteczki nie byłyby tak ciasno upakowane.)
uzyskanie masy molowej jest niemal trywialne, ponieważ masy atomowe i molekularne wyrażone w gramach dają nam masy 1 mola substancji.
przykład \(\PageIndex{1}\): Masa molowa
uzyskaj masę molową (a) Hg i (b) Hg2Br2.
roztwór
a) masa atomowa rtęci wynosi 200,59, a więc 1 mol Hg waży 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) podobnie, dla Hg2Br2 Masa cząsteczkowa wynosi 560,98, a więc
Masa molowa jest numerycznie taka sama jak masa atomowa lub cząsteczkowa, ale ma jednostki gramów na mol. Równanie, które definiuje masę molową, ma taką samą postać jak te definiujące gęstość i stałą Avogadro. Podobnie jak w przypadku gęstości lub stałej Avogadro, nie jest konieczne zapamiętywanie ani manipulowanie formułą. Po prostu pamiętaj, że masa i ilość substancji są powiązane przez masę molową.
\
Masa molowa jest łatwo uzyskiwana z masy atomowej i może być używana jako Współczynnik konwersji, pod warunkiem, że jednostki się anulują.
przykład \(\PageIndex{2}\): Mole
obliczają ilość oktanu (C8H18) w 500 g tej cieczy.
rozwiązanie
każdy problem związany z interkonwersją masy i ilości substancji wymaga masy molowej
\
ilość substancji będzie masą razy Współczynnik konwersji, który pozwala na anulowanie jednostek:
\
w tym przypadku odwrotność masy molowej była odpowiednim współczynnikiem przeliczeniowym.
stała Avogadro, Masa molowa i gęstość mogą być używane w połączeniu w celu rozwiązania bardziej skomplikowanych problemów.
przykład \(\PageIndex{3}\): cząsteczki
ile cząsteczek byłoby obecnych w 25,0 ml czystego tetrachlorku węgla (CCl4)?
roztwór
w poprzednich przykładach pokazaliśmy, że liczbę cząsteczek można uzyskać z ilości substancji za pomocą stałej Avogadro. Ilość substancji można otrzymać Z Masy za pomocą masy molowej, a masę z objętości za pomocą gęstości. Mapa Drogowa do rozwiązania tego problemu jest
\
lub w notacji skróconej
\
Mapa Drogowa mówi nam, że musimy sprawdzić gęstość CCl4:
\
Masa molowa musi być obliczona z tabeli mas atomowych.
\
i pamiętamy, że stała Avogadro jest
\
ostatnią ilość (N) na mapie drogowej można uzyskać, zaczynając od pierwszej (V) i stosując kolejne współczynniki konwersji:
\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. Na przykład podano objętość i wiedzieliśmy, że można ją przekształcić w odpowiadającą jej masę za pomocą gęstości, więc sprawdziliśmy gęstość w tabeli. Pisząc mapę drogową lub przynajmniej widząc ją w swoim umyśle, możesz śledzić takie relacje, określić, jakie czynniki konwersji są potrzebne, a następnie wykorzystać je do rozwiązania problemu.
autorzy i Atrybucje
-
Ed Vitz (Kutztown University), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (University of Minnesota Rochester), Tim Wendorff i Adam Hahn.
Leave a Reply