Chemici často měří látky pomocí molární a molekulární hmotnosti. Příkladem by bylo stanovení počtu molekul ve válci. Chemie studuje interakci atomů a molekul v atomovém měřítku.
Za prvé, molekula označuje složení podobných nebo různých atomů uspořádaných v poměrech. Molekuly mohou tvořit chemické sloučeniny podléhající fyzikálním a chemickým vlastnostem každé molekuly.
Stručně řečeno, molekulová hmotnost označuje celkovou hmotnost látky. Sčítá průměrné hmotnosti jednotlivých atomů v molekule dané látky.
Aby bylo možné určit molekulovou hmotnost sloučeniny X, musíte přidat atomové hmotnosti všech prvků ve složení včetně jejich násobení podle indexů ve vzorci.
Budeme ilustrovat na příkladu níže. Tyto atomové hmoty jsou převzaty přímo z periodické tabulky prvků. Měří se v atomových hmotnostních jednotkách (amu) a také je to molekulová hmotnost.
Příklad 1:
Stanovte molekulovou hmotnost H2O a CH3CH2OH.
Odpovědět:
Musíte posoudit složení daných molekulárních vzorců a odvodit jejich atomové hmotnosti z periodické tabulky. Vezměte v úvahu předplatné.
Například H2O znamená, že existují dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. Atomová hmotnost vodíku je z periodické tabulky 1,0079 amu a kyslíku je 15,9994. Molekulová hmotnost sloučeniny je 2 (1,0079) + 15,9994 = 18,0152 amu.
A pro stanovení molekulové hmotnosti ethanolu, dalšího vzorce uvedeného v otázce, postupujeme podle stejných kroků. Existují 2 atomy uhlíku, 6 atomů vodíku a 1 atom kyslíku. Atomová hmotnost atomu uhlíku je 12,011 amu. To znamená, že molekulová hmotnost CH3CH2OH je 2 (12,011) + 6 (1,0079) + 1 (15,9994) = 46,069 amu. Pro své cvičení vypočítejte molekulární vzorec etanu (C2H4) a CO2.
Nyní, pokud jde o koncept molární hmotnosti, je definován jako hmotnost v kilogramech nebo gramech mol látky. Obvykle jsou jednotky pro molární hmotnost gram / mol. Krtek kyslíkového prvku má hmotnost 15,9994 gramů. Molární hmotnost by tedy byla 15,9994 g / mol. Například pro sloučeninu oxidu uhličitého je molární hmotnost definována jako hmotnost 1 mol molekul v této sloučenině. Avogadrovo číslo, 6 622 x 1023, se často používá k vyjádření počtu atomů, molekul a dalších jednotek, s nimiž je molární hmotnost rovná. Například by molární hmotnost H2O byla rovna hmotnosti v gramech na mol 6,022 x 1023 molekul vody. Pokud to zní příliš technicky, ukážeme na příkladu níže:
Příklad 2:
Stanovte molární hmotnost ethanolu.
Odpovědět:
V prvním příkladu jsme stanovili molekulovou hmotnost ethanolu (C2H5OH). Nenechte se zmást jiným vzorcem, jak je uvedeno výše. Právě jsme si pohrávali se strukturním uspořádáním ethanolového vzorce, i když poměr atomů zůstává stejný.
Ethanol obsahuje 6,022 x 1023 molů a molární hmotnost se rovná hmotnosti ethanolu, který tyto molekuly obsahuje. V našem předchozím příkladu jsme zjistili, že molekulová hmotnost ethanolu je 46,069 atomových hmotnostních jednotek. Stejný postup se používá při výpočtu molární hmotnosti.
Jeden mol ethanolu má 2 mol atomů uhlíku, 6 mol atomů vodíku a jeden mol atomu kyslíku. Když vezmeme atomové hmotnosti z tabulky period, zjistíme, že molární hmotnost je 2 (12,011 g) + 6 (1,0079 g) + 15,9994 g, což se rovná 46,069 g / mo. Všimněte si stejné hodnoty, ale různých jednotek.
Pozn .: Molární hmotnost jakékoli chemické látky se týká její atomové hmotnosti nebo molekulové hmotnosti v gramech na mol. Hodnoty jsou stejné, ale různé jednotky.
Cvičení 2:
Vypočítejte molární hmotnost fosforečnanu vápenatého (Ca3 (PO4) 2). Odpověď by měla být 310,177 g / mol.
Pokud jde o uhlík, molární hmotnost přirozeně se vyskytujícího uhlíku se liší od hmotnosti odvozené z tabulky period, která patří k izotopu uhlíku-12. Uhlík samozřejmě obsahuje uhlík-12, uhlík-13 a uhlík-14. Ale krtek uhlíku stále obsahuje 6,022 x 1023, ale s různými poměry těchto izotopů.
Molární hmotnost se stanoví vydělením celkové hmotnosti látky, která je průměrnou hmotností každého atomu, množstvím v molech. Výsledná hodnota bude gramů na mol nebo kilogramů na mol. Molekulová hmotnost se stanoví výpočtem hmotnosti látky ve vztahu k 1/12 izotopu uhlíku-12.
Molekulová hmotnost se vztahuje k hmotnosti molekul, zatímco molární hmotnost se týká hmotnosti krtka látky.
Molární hmotnost je vyjádřena v gramech na mol, zatímco molekulová hmotnost je vyjádřena v jednotkách atomové hmotnosti. Tento výraz jednotek SI se vrací k tomu, jak jsou tyto pojmy definovány výše.