Как найти молярную массу газообразного вещества

Атомы и молекулы – мельчайшие частицы вещества, поэтому в качестве единицы измерения можно выбрать массу одного из атомов и выражать массы других атомов в соотношении с выбранной. Так что же такое молярная масса, и какова ее размерность?

Что такое молярная масса?

Основоположником теории атомных масс был ученый Дальтон, который составил таблицу атомных масс и принял массу атома водорода за единицу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества. Моль, в свою очередь, – количество вещества, в котором содержится определенное количество мельчайших частиц, которые участвуют в химических процессах. Количество молекул, содержащихся в одном моле, называют числом Авогадро. Эта величина является постоянной и не изменяется.

Таким образом, молярная масса вещества – это масса одного моля, в котором находится 6,02*10^23 элементарных частиц.

Молярная масса в Международной системе СИ измеряется в кг/моль, хотя обычно эту величину выражают в грамм/моль. Эта величина обозначается английской буквой M, а формула молярной массы выглядит следующим образом:

M=m/v,

где m – масса вещества, а v – количество вещества.

Как найти молярную массу вещества?

Вычислить молярную массу того или иного вещества поможет таблица Д. И. Менделеева. Возьмем любое вещество, например, серную кислоту.Ее формула выглядит следующим образом: H₂ SO₄. Теперь обратимся к таблице и посмотрим, какова атомная масса каждого из входящих в состав кислоты элементов. Серная кислота состоит из трех элементов – водород, сера, кислород. Атомная масса этих элементов соответственно – 1, 32, 16.

Получается, что суммарная молекулярная масса равна 98 атомных единиц массы (1*2+32+16*4). Таким образом, мы выясняли, что один моль серной кислоты весит 98 грамм.

Вплоть до 1961 года за атомную единицу массы принимали атом кислорода, но не целый атом а его 1/16 часть. При этом химическая и физическая единицы массы не были одинаковыми. Химическая была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной е.а.м. выбрана 1/12 часть массы атома углерода.

Молярная масса любого газа или пара измеряется очень легко. Достаточно использовать контроль. Один и тот же объем газообразного вещества равен по количеству вещества другому при одинаковой температуре. Известным способом измерения объема пара является определение количество вытесненного воздуха. Такой процесс осуществляется с использованием бокового отвода, ведущего к измерительному устройству.

Понятие молярной массы является очень важным для химии. Ее расчет необходим для создания полимерных комплексов и множества других реакций. В фармацевтике с помощью молярной массы определяют концентрацию данного вещества в субстанции. Также молярная масса важна при провидении биохимических исследований (обменный процесс в элементе).

В наше время благодаря развитию науки известны молекулярные массы практически всех составляющих крови, в том числе и гемоглобина.

Тест по теме

• 

  Александр Котков

  10/10

• 

  Регина Медникова

  10/10

• 

  Юля Владимировна

  10/10

• 

  Ольга Королёва

  8/10

• 

  Дима Торопов

  10/10

Молярная масса — это масса одного моля любого химического вещества. Данный термин является ключевым в учебных вычислениях, поэтому калькулятор молярной массы газа наверняка пригодится школьникам и студентам.

Количество вещества и его масса

В химии количество вещества вычисляется в молях. 1 моль абсолютно любого вещества включает в себя ровно 6,02·10^23 структурных единиц. Это число было предсказано в 1811 году Амадео Авогадро и определено как количество атомов, которые содержатся в 12 г чистого углерода. Сам итальянский химик не имел понятия даже о порядке этого числа, и знал только, что оно невообразимо большое. Численно это значение было подсчитано в 1908 году австрийским физиком Иоганном Лошмидтом, но и через сотню лет химики периодически уточняют значение числа Авогадро.

Молярная масса — масса 1 моля химического вещества, которую легко подсчитать при помощи периодической таблицы. Для простого расчета требуется найти атомные массы элементов, входящих в состав соединения. Например, 1 моль простого вещества углерода имеет массу 12 г, а 1 моль сложного этанола — 46,07 г. Соответственно, 2 моля этих веществ будут иметь массу 24 г и 92,14 г. Для газообразных веществ понятие моля характеризуется одной существенной особенностью: 1 моль любого газа при нормальных условиях имеет один и тот же объем в размере 22,4 литра. Нормальными условиями считаются температура 0 градусов Цельсия и давление 1 атмосфера.

Молярный объем и молярная масса газа

Не сразу понятно, почему объем 1 моля любого газа при нормальных условиях всегда одинаков, ведь газы имеют разную массу. Сложно сравнить одноатомный гелий с химической формулой He и, например, иприт, формула которого выглядит как C₄H₈Cl₂S. Как такие разные газы могут занимать одинаковый объем? Дело в том, что абсолютно все газы можно представить в виде математической модели идеального газа, в которой расстояние между атомами и молекулами не учитывается.

Вся суть в крайне слабой связи структурных единиц, поэтому модель идеального газа пренебрегает размерами молекул. Таким образом, для подсчета объема газа важно именно количество молекул, а не их размер, а в одном моле любого вещества всегда присутствует одно и то же количество. Понимая, что газы имеют одинаковое количество вещества при одинаковой температуре и давлении становится понятно, что и объем газов будет также одинаков.

Зная объем газа легко определить его количество вещества по простой формуле:

n = V / 22,4,

где n — количество вещества, а V — объем газообразного вещества при нормальных условиях.

Например, зная, что 0,5 грамма некоторого газа в нормальных условиях занимает объем в размере 1 л, то понятно, что n = 1 / 22,4 = 0,0446 моль. Следовательно, молярная масса такого газа составит 0,5 / 0,0446 = 11,21 г/моль.

Обычно требуется определить молярную массу газа в произвольных, а не нормальных условиях. Для таких вычислений используется уравнение Менделеева-Клапейрона, из которого выделяется молярная масса:

M = m × R × T / (P × V)

Зная значения массы, температуры, давления и объема газа, легко определить его молярную массу. Обычно в уравнение идеального газа давление подставляется в паскалях, температура — в Кельвинах, а объем — в литрах. В этом случае газовая постоянная R = 8,31 Дж/Моль × К. Для удобства использования более привычных градусов Цельсия и атмосфер в калькулятор заложено пересчитанное значение универсальной газовой постоянной.

Для использования калькулятора вам требуется знать всего 4 величины.

Рассмотрим небольшой пример

Вычисление молярной массы в произвольных условиях

Определим молярную массу газа, 0,625 грамм которого занимают 300 кубических сантиметров при температуре 25 градусов Цельсия и давлении в 2 атмосферы. Введем данные в соответствующие ячейки и получим, что молярная масса газа равна 25,47 г/моль.

Вычисление молярной массы при нормальных условиях

Давайте проверим вычисления, которые мы приводили выше для газа массой 0,5 грамм и объемом 1 л. Переведем литры в кубические сантиметры и заполним соответствующие ячейки с учетом нормальных условий (P = 1, C = 0). Напомним, что в одном литре содержится 1 000 кубических сантиметров. В итоге получим, что молярная масса такого газа равна 11,2008 г/моль, что практически полностью совпадает с предыдущим результатом. Такой расчет даже точнее, чем грубая оценка молярной массы через объем газа.

Заключение

Молярная масса газа — важная величина, без которой не обходятся никакие химические расчеты газообразных веществ. Наш калькулятор пригодится школьникам и студентам младших курсов для решения задач по элементарной химии.