2.11 :masa molară
după cum am văzut în cantitatea de substanță: moli, nu există nicio relație între masa sau volumul unei substanțe și numărul de molecule. Dar apoi am definit cantitatea de substanță, n, pentru a reprezenta numărul de particule. Prin urmare, cantitatea este utilă pentru a determina cât de mult din fiecare substanță va reacționa. În timp ce 1 g de Hg sau 1 cm3 De Hg reacționează cu o masă sau un volum de Br2 care nu este legat de coeficienții ecuației chimice, 1 mol de Hg reacționează întotdeauna cu 1 mol de Br2, deoarece un atom de Hg reacționează cu o moleculă de Br2:
ceea ce avem nevoie este un mod convenabil de a converti masele în cantități, iar factorul de conversie necesar se numește masa molară. O cantitate molară este una care a fost împărțită la cantitatea de substanță. De exemplu, o cantitate molară extrem de utilă este masa molară M:
\
este adesea convenabil să se exprime cantități fizice pe unitatea de cantitate de substanță (pe mol), deoarece în acest fel se compară un număr egal de atomi sau molecule. Astfel de cantități molare ne spun adesea ceva despre atomii sau moleculele în sine. De exemplu, dacă volumul molar al unui solid este mai mare decât cel al altui, este rezonabil să presupunem că moleculele primei substanțe sunt mai mari decât cele ale celui de-al doilea. (Compararea volumelor molare de lichide și, în special, gaze, nu ar oferi neapărat aceleași informații, deoarece moleculele nu ar fi la fel de bine ambalate.)
este aproape banal să obținem masa molară, deoarece greutățile Atomice și moleculare exprimate în grame ne dau masele de 1 mol de substanță.
exemplu \(\PageIndex{1}\): masa molară
obțineți masa molară a (a) Hg și (b) Hg2Br2.
soluție
a) greutatea atomică a mercurului este de 200,59 și astfel 1 mol Hg cântărește 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) în mod similar, pentru Hg2Br2 greutatea moleculară este 560,98, și astfel
\
masa molară este numeric aceeași cu greutatea atomică sau moleculară, dar are unități de grame pe mol. Ecuația, care definește masa molară, are aceeași formă ca cele care definesc densitatea și Constanta Avogadro. Ca și în cazul densității sau al Constantei Avogadro, nu este necesar să memorați sau să manipulați o formulă. Pur și simplu amintiți-vă că masa și cantitatea de substanță sunt legate prin masa molară.
\
masa molară este ușor obținută din greutăți atomice și poate fi utilizată ca factor de conversie, cu condiția ca unitățile să se anuleze.
exemplu \(\PageIndex{2}\): moli
calculați cantitatea de octan (C8H18) în 500 g din acest lichid.
soluție
orice problemă care implică interconversia masei și cantității de substanță necesită masă molară
\
cantitatea de substanță va fi masa ori un factor de conversie care permite anularea unităților:
\
în acest caz, reciproca masei molare a fost factorul de conversie corespunzător.
Constanta Avogadro, masa molară și densitatea pot fi utilizate în combinație pentru a rezolva probleme mai complicate.
exemplu \(\PageIndex{3}\): molecule
câte molecule ar fi prezente în 25,0 ml de tetraclorură de carbon pur (CCl4)?
soluție
în exemplele anterioare, am arătat că numărul de molecule poate fi obținut din cantitatea de substanță utilizând Constanta Avogadro. Cantitatea de substanță poate fi obținută din masă utilizând masa molară și masa din volum prin intermediul densității. O foaie de parcurs pentru rezolvarea acestei probleme este
\
sau în notație prescurtată
\
foaia de parcurs ne spune că trebuie să căutăm densitatea CCl4:
\
masa molară trebuie calculată din tabelul greutăților atomice.
\
și ne amintim că Constanta Avogadro este
\
Ultima cantitate (N) din foaia de parcurs poate fi apoi obținută începând cu primul (V) și aplicând factori de conversie succesivi:
\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. De exemplu, a fost dat un volum și am știut că poate fi convertit la masa corespunzătoare prin intermediul densității, așa că am căutat densitatea într-un tabel. Scriind o foaie de parcurs sau cel puțin văzând-o în ochii minții, puteți urmări astfel de relații, puteți determina ce factori de conversie sunt necesari și apoi le puteți folosi pentru a rezolva problema.
colaboratori și atribuții
-
Ed Vitz (Universitatea Kutztown), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (Universitatea din Minnesota Rochester), Tim Wendorff și Adam Hahn.
Leave a Reply