2.11: molmassan
som vi såg i mängden substans: mol finns det inget samband mellan massan eller volymen av ett ämne och antalet molekyler. Men vi definierade sedan mängden substans, n, för att representera antalet partiklar. Mängden är därför användbar för att bestämma hur mycket av varje ämne som ska reagera. Medan 1 g Hg, eller 1 cm3 Hg, reagerar med en massa eller volym Br2 som inte är relaterad till koefficienterna för den kemiska ekvationen, reagerar 1 mol Hg alltid med 1 mol Br2, eftersom en atom av Hg reagerar med en molekyl Br2:
vad vi behöver är ett bekvämt sätt att konvertera massor till mängder, och den nödvändiga omvandlingsfaktorn kallas molmassan. En molär kvantitet är en som har dividerats med mängden ämne. Till exempel är en extremt användbar molär kvantitet molmassan M:
\
det är ofta lämpligt att uttrycka fysiska kvantiteter per enhet mängd ämne (per mol), eftersom på detta sätt jämförs lika många atomer eller molekyler. Sådana molära kvantiteter berättar ofta något om atomerna eller molekylerna själva. Till exempel, om den molära volymen av ett fast ämne är större än den hos en annan, är det rimligt att anta att molekylerna i den första substansen är större än den andra. (Att jämföra de molära volymerna av vätskor, och särskilt gaser, skulle inte nödvändigtvis ge samma information eftersom molekylerna inte skulle vara så tätt packade.)
det är nästan trivialt att erhålla molmassan, eftersom atom-och molekylvikter uttryckta i gram ger oss massorna av 1 mol substans.
exempel \(\PageIndex{1}\): Molmassa
erhålla molmassan av (a) Hg och (b) Hg2Br2.
lösning
a) kvicksilverens atomvikt är 200,59, och så väger 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) för Hg2Br2 är molekylvikten 560,98, och så
\
molmassan är numeriskt densamma som atom-eller molekylvikten, men den har enheter av gram per mol. Ekvationen, som definierar molmassan, har samma form som de som definierar densitet och Avogadro-konstanten. Som i fallet med densitet eller Avogadro-konstanten är det inte nödvändigt att memorera eller manipulera en formel. Kom bara ihåg att massa och mängd ämne är relaterade via molmassa.
\
molmassan erhålls enkelt från atomvikter och kan användas som en omvandlingsfaktor, förutsatt att enheterna avbryter.
exempel \(\PageIndex{2}\): mol
beräkna mängden oktan (C8H18) i 500 g av denna vätska.
lösning
alla problem som involverar interkonvertering av massa och mängd ämne kräver molmassa
\
mängden ämne kommer att vara mass gånger en omvandlingsfaktor som tillåter annullering av enheter:
\
i detta fall var den ömsesidiga molmassan den lämpliga omvandlingsfaktorn.
Avogadro-konstanten, molmassan och densiteten kan användas i kombination för att lösa mer komplicerade problem.
exempel \(\PageIndex{3}\): molekyler
hur många molekyler skulle vara närvarande i 25,0 ml ren koltetraklorid (CCl4)?
lösning
i tidigare exempel visade vi att antalet molekyler kan erhållas från mängden substans genom att använda Avogadro-konstanten. Mängden ämne kan erhållas från massan med användning av molmassan och massan från volymen med hjälp av densitet. En färdplan till lösningen av detta problem är
\
eller i stenografi notation
\
färdplanen berättar att vi måste leta upp densiteten för CCl4:
\
molmassan måste beräknas från tabellen över atomvikter.
\
och vi minns att Avogadro-konstanten är
\
den sista kvantiteten (N) i färdplanen kan sedan erhållas genom att börja med den första (V) och tillämpa successiva omvandlingsfaktorer:
\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. Till exempel gavs en volym, och vi visste att den kunde omvandlas till motsvarande massa med hjälp av densitet, och så tittade vi upp densiteten i en tabell. Genom att skriva en färdplan eller åtminstone se den i ditt sinne kan du hålla reda på sådana relationer, bestämma vilka omvandlingsfaktorer som behövs och sedan använda dem för att lösa problemet.
bidragsgivare och attribut
-
Ed Vitz (Kutztown University), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (University of Minnesota Rochester), Tim Wendorff och Adam Hahn.
Leave a Reply