Молярная масса как найти если масса неизвестна

В этой статье мы коснемся нескольких краеугольных понятий в химии, без которых совершенно невозможно
решение задач. Старайтесь понять смысл физических величин, чтобы усвоить эту тему.

Я постараюсь приводить как можно больше примеров по ходу этой статьи, в ходе изучения вы увидите множество примеров
по данной теме.

Относительная атомная масса – A_r

Представляет собой массу атома, выраженную в атомных единицах массы. Относительные атомные массы указаны в периодической
таблице Д.И. Менделеева. Так, один атом водорода имеет атомную массу = 1, кислород = 16, кальций = 40.

Относительная молекулярная масса – M_r

Относительная молекулярная масса складывается из суммы относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав вещества.
В качестве примера найдем относительные молекулярные массы кислорода, воды, перманганата калия и медного купороса:

M_r (O₂) = (2 × A_r(O)) = 2 × 16 = 32

M_r (H₂O) = (2 × A_r(H)) + A_r(O) = (2 × 1) + 16 = 18

M_r (KMnO₄) = A_r(K) + A_r(Mn) + (4 × A_r(O)) = 39 + 55 + (4 * 16) = 158

M_r (CuSO₄*5H₂O) = A_r(Cu) + A_r(S) + (4 × A_r(O)) + (5 × ((A_r(H) × 2) +
A_r(O))) = 64 + 32 + (4 × 16) + (5 × ((1 × 2) + 16)) = 160 + 5 * 18 = 250

Моль и число Авогадро

Моль – единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц
этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа ¹²C, т.е. 6 × 10²³.

Число Авогадро (постоянная Авогадро, N_A) – число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.

Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль – международная единица количества вещества, которая
показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества. Один моль любого вещества
содержит 6.02 × 10²³ атомов/молекул/ионов – вот самое важное, что сейчас нужно понять.

Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии
обозначается N, ν (по греч. читается “ню”).

Рассчитаем по формуле: ν = N/N_A количество вещества 3.01 × 10²³ молекул воды и 12.04 × 10²³ атомов углерода.

Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти
количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.

Молярная масса – M

Молярная масса – масса одного моля вещества, выражается в “г/моль” (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее
относительной молекулярной массой.

Рассчитаем молярные массы CaCO₃, HCl и N₂

M (CaCO₃) = A_r(Ca) + A_r(C) + (3 × A_r(O)) = 40 + 12 + (3 × 16) = 100 г/моль

M (HCl) = A_r(H) + A_r(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

M (N₂) = A_r(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль

Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали
молярные массы – массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.

Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 10²³ молекул),
молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 10²³ молекул N₂ весят 28 грамм, а такое же количество молекул
HCl – 36.5 грамм.

Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково – 6.02 × 10²³, в их состав входят разные атомы, поэтому и
массы получаются разные.

Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции.
Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N₂, 50 грамм CaCO₃, 109.5 грамм HCl. Их молярные
массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.

ν (CaCO₃) = m(CaCO₃) : M(CaCO₃) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль

ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль

Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать
количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.

Предположим нам дали 15.05 × 10²³ молекул азота, 3.01 × 10²³ молекул CaCO₃ и 18.06 × 10²³ молекул
HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать
моль и число Авогадро.

Теперь вы всесторонне посвящены в тему. Надеюсь, что вы поняли, как связаны молярная масса, число Авогадро и количество вещества.
Практика – лучший учитель. Найдите самостоятельно подобные значения для оставшихся CaCO₃ и HCl.

Молярный объем

Молярный объем – объем, занимаемый одним молем вещества. Примерно одинаков для всех газов при стандартной температуре
и давлении составляет 22.4 л/моль. Он обозначается как – V_M.

Подключим к нашей системе еще одно понятие. Предлагаю найти количество вещества, количество молекул и массу газа объемом
33.6 литра. Поскольку показательно молярного объема при н.у. – константа (22.4 л/моль), то совершенно неважно, какой газ мы
возьмем: хлор, азот или сероводород.

Запомните, что 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Итак, приступим к решению задачи. Поскольку какой-то газ
все же надо выбрать, выберем хлор – Cl₂.

Моль (количество вещества) – самое гибкое из всех понятий в химии. Количество вещества позволяет вам перейти и к
числу Авогадро, и к массе, и к объему. Если вы усвоили это, то главная задача данной статьи – выполнена 🙂

Относительная плотность и газы – D

Относительной плотностью газа называют отношение молярных масс (плотностей) двух газов. Она показывает, во сколько раз одно вещество
легче/тяжелее другого. D = M (1 вещества) / M (2 вещества).

В задачах бывает дано неизвестное вещество, однако известна его плотность по водороду, азоту, кислороду или
воздуху. Для того чтобы найти молярную массу вещества, следует умножить значение плотности на молярную массу
газа, по которому дана плотность.

Запомните, что молярная масса воздуха = 29 г/моль. Лучше объяснить, что такое плотность и с чем ее едят на примере.
Нам нужно найти молярную массу неизвестного вещества, плотность которого по воздуху 2.5

Предлагаю самостоятельно решить следующую задачку (ниже вы найдете решение): “Плотность неизвестного вещества по
кислороду 3.5, найдите молярную массу неизвестного вещества”

Относительная плотность и водный раствор – ρ

Пишу об этом из-за исключительной важности в решении
сложных задач, высокого уровня, где особенно часто упоминается плотность. Обозначается греческой буквой ρ.

Плотность является отражением зависимости массы от вещества, равна отношению массы вещества к единице его объема. Единицы
измерения плотности: г/мл, г/см³, кг/м³ и т.д.

Для примера решим задачку. Объем серной кислоты составляет 200 мл, плотность 1.34 г/мл. Найдите массу раствора. Чтобы не
запутаться в единицах измерения поступайте с ними как с самыми обычными числами: сокращайте при делении и умножении – так
вы точно не запутаетесь.

Иногда перед вами может стоять обратная задача, когда известна масса раствора, плотность и вы должны найти объем. Опять-таки,
если вы будете следовать моему правилу и относится к обозначенным условным единицам “как к числам”, то не запутаетесь.

В ходе ваших действий “грамм” и “грамм” должны сократиться, а значит, в таком случае мы будем делить массу на плотность. В противном случае
вы бы получили граммы в квадрате 🙂

К примеру, даны масса раствора HCl – 150 грамм и плотность 1.76 г/мл. Нужно найти объем раствора.

Массовая доля – ω

Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Важно заметить, что в понятие раствора входит
как растворитель, так и само растворенное вещество.

Массовая доля вычисляется по формуле ω (вещества) = m (вещества) / m (раствора). Полученное число будет показывать массовую долю
в долях от единицы, если хотите получить в процентах – его нужно умножить на 100%. Продемонстрирую это на примере.

Решим несколько иную задачу и найдем массу чистой уксусной кислоты в широко известной уксусной эссенции.

Для того чтобы разобраться с понятием «молярная масса», необходимо вспомнить важный химический термин «моль». Моль тесно связан с химической константой – числом Авогадро и химическим элементом углерод (С), который взят за основу при определении количества вещества, равного 1 молю. Помнить наизусть его значение необязательно, любой электронный или бумажный справочник легко напомнит нам, что число Авогадро (оно обозначается NА) составляет 6,02х10²³. Это число частиц вещества (количество молекул или атомов), которое содержится в одном его моле. Принято считать, что в 1 моле любого химического соединения содержится такое количество вещества, которое содержат 12 г атома углерода.

Простыми словами молярную массу можно идентифицировать как «вес 1 моля химического вещества».

В международной системе единиц СИ в соответствии с принятыми стандартами молярную массу определяют в граммах на моль (г/моль). В определенных случаях ее также указывают в кг/моль, если так удобнее производить расчеты. В процессе решения задач по химии молярную массу обозначают большой буквой «М».

Молярную массу не надо путать с весом молекулы, атома и иона, эти понятия отнюдь не тождественны, хотя их числовые величины могут и совпадать. Далеко не для всех химических веществ молярная масса и молекулярный вес равны друг другу. Молярная и молекулярная массы соединений имеют одинаковые значения для химических веществ, состоящих из атомов.

Важно

Не путайте молярную массу с весом молекулы!

Рассмотрим это на примере галогена из 7-й группы таблицы Менделеева – хлора (CL):
• атом хлора Cl «весит» 35,5;
• ион хлора Cl^– – 35,5;
• молекула хлора Cl² – 71.
Отличаются между собой эти значения и для другого газа – азота (N₂):
• молекула азота, состоящая из 2 атомов, имеет массу 28;
• атом элемента N – 14.

Вывод напрашивается сам по себе – молярные массы элемента, иона и вещества могут существенно различаться.

Как вычислить молярную массу

Чтобы рассчитать значение молярной массы химического вещества, целесообразно придерживаться следующего алгоритма:

1. Подготовить таблицу Менделеева (она может понадобиться для определения валентности и атомных масс химических элементов).
2. Правильно составить химическую формулу вещества, пользуясь знаниями об основных классах неорганических соединений и их свойствах и сведениями, почерпнутыми из таблицы Менделеева, например:

• углекислый газ – СО₂;
• серная кислота – Н₂SO₄;
• хлорид кальция CaCL₂;
• гидроксид алюминия Al(OH)₃.

Прежде всего при составлении формул соединений необходимо помнить о валентности элементов, из которых они состоят.

1. Определяем молекулярный вес и молярную массу каждого из вышеуказанных химических соединений (вес атомов опять берем в ячейке химического элемента в таблице Менделеева):

• СО₂ – 1 атом углерода (12) + 2 атома кислорода (32) = 44;
• Н₂SO₄ – 2 атома водорода (2) + 1 атом серы (32) + 4 атома кислорода (64) = 98;
• CaCL₂ – 1 атом кальция (40) + 2 атома хлора (71) = 111;
• Al(OH)₃ – 1 атом алюминия (27) + 3 атома водорода (3) + 3 атома кислорода (48) = 78.

Как видно из приведенных примеров, для выполнения необходимых вычислений достаточно сложить значения атомных масс элементов, находящихся в составе сложных веществ. Для простых веществ следует взять этот показатель, относящийся к соответствующему элементу, из таблицы Менделеева, принимая во внимание количество атомов в одной молекуле вещества (индекс в его формуле).

1. Определяем массу одной молекулы каждого из этих неорганических соединений с помощью числа Авогадро:

• m(СО₂) = Мr(СО₂) : NA= 44:6,02·10²³ = 7,3·10²³ г;
• m(H₂SO₄) = Мr(H₂SO₄) : NA= 98:6,02·10²³ = 16,28·10²³ г;
• m(CaCL₂) = Мr(CaCL₂) : NA= 111:6,02·10²³ = 18,5·10²³ г;
• m(Al(OH)₃) = Мr(Al(OH)₃) : NA= 78:6,02·10²³ = 13,0·10²³ г.

Практическое значение молярной массы вещества

Термин «молярная масса» широко используется в таких научных дисциплинах, как химия и физика. Значения молярных масс соединений часто требуется вычислять в химической промышленности при разработке полимерных комплексов и в ряде других ситуаций. Современную фармакологию также трудно представить без проведения расчетов этой величины.

Молярная масса – одно из ключевых понятий при проведении биохимических исследований.

Таким образом, молярную массу необходимо уметь вычислять не только ученым-химикам и сотрудникам химических лабораторий, но и специалистам из ряда других областей науки, фармакологам и работникам ряда отраслей промышленного производства.

Тест по теме “Молярная масса”

Содержание

• Что такое молярная масса
• Как найти молярную массу
• Почему важно знать молярную массу вещества

Молярная масса является важным физическим свойством веществ. Это очень полезно при анализе, сравнении и прогнозировании других физических и химических свойств, таких как плотность, температура плавления, температура кипения и количество вещества, которое реагирует с другим веществом в системе. В этой статье мы будем обсуждать пять различных методов; используя атомные массы, уравнение, высоту точки кипения, понижение температуры замерзания и осмотическое давление, для расчета молярной массы.

Ключевые области покрыты

1. Что такое молярная масса
      – определение, уравнение для расчета, объяснение
2. Как найти молярную массу
      – Несколько методов для расчета молярной массы с примерами
3. Почему важно знать молярную массу вещества
      – Применение молярной массы

Ключевые термины: число Авогадро, высота точки кипения, калузиус-клапейрон, криоскопическая константа, эбуллиоскопическая константа, депрессия точки замерзания, молярность, молярная масса, молекулярная масса, осмотическое давление, относительная атомная масса

Что такое молярная масса

Молярная масса – это масса моля определенного вещества. Наиболее распространенной единицей измерения молярной массы вещества является гмоль^-1, Однако единица СИ для молярной массы составляет кгмоль^-1 (или кг / моль). Молярная масса может быть рассчитана с использованием следующего уравнения.

Моль или моль – это единица измерения количества вещества. Один моль вещества равен очень большому числу, 6,023 x 10²³ атомов (или молекул), из которых состоит вещество. Этот номер называется Номер Авогадро, Это константа, потому что независимо от типа атома, один моль его равен этому количеству атомов (или молекул). Следовательно, молярной массе можно дать новое определение, то есть молярная масса представляет собой общую массу 6,023 х 10.²³ атомы (или молекулы) конкретного вещества. Чтобы избежать путаницы, взгляните на следующий пример.

• Соединение А состоит из молекул А.
• Соединение B состоит из молекул B.
• Один моль соединения А состоит из 6,023 х 10²³ молекул.
• Один моль соединения B состоит из 6,023 х 10²³ молекул B.
• Молярная масса соединения А представляет собой сумму масс 6,023 х 10.²³ Молекулы.
• Молярная масса соединения B представляет собой сумму масс 6,023 х 10.²³ Молекулы В.

Теперь мы можем применить это для реальных веществ. Один моль Н₂О состоит из 6,023 х 10²³ ЧАС₂О молекулы. Общая масса 6,023 х 10²³ ЧАС₂Молекулы O – около 18 г. Следовательно, молярная масса Н₂О составляет 18 г / моль.

Как найти молярную массу

Молярная масса вещества может быть рассчитана с использованием нескольких методов.

• Метод 1: Использование атомных масс для расчета молярной массы
• Метод 2: Использование уравнения для расчета молярной массы
• Метод 3: Расчет молярной массы по высоте кипения
• Метод 4: Расчет молярной массы по депрессии точки замерзания
• Метод 5: Расчет молярной массы по осмотическому давлению

Эти методы подробно обсуждаются ниже.

1.Как найти молярную массу, используя атомные массы

Молярная масса молекулы может быть определена с использованием атомных масс. Это может быть сделано просто путем добавления молярной массы каждого присутствующего атома. Молярная масса элемента приведена ниже.

Относительная атомная масса – это масса атома относительно массы атома углерода-12, и она не имеет единиц измерения. Это соотношение может быть дано следующим образом.

Давайте рассмотрим следующие примеры, чтобы понять эту технику. Далее приведены расчеты для соединений с одним и тем же атомом, комбинации нескольких разных атомов и комбинации большого количества атомов.

Примеры расчета

1. Расчет молярной массы Н₂ и HCl

3. Молярная масса С₆ЧАС₁₂О₆

2. Как найти молярную массу с помощью уравнения

Молярная масса может быть рассчитана с использованием уравнения, приведенного ниже. Это уравнение используется для определения неизвестного соединения.

Пример расчета

Возьмите следующий пример.

Соединение D находится в растворе. Детали даны следующим образом.

• Соединение D является сильной основой.
• Это может выпустить один H⁺ ион на молекулу.
• Раствор соединения D готовили с использованием 0,599 г соединения D.
• Реагирует с HCl в соотношении 1: 1

Затем определение может быть выполнено кислотно-основным титрованием. Поскольку это сильное основание, титруйте раствор сильной кислотой (например, HCl, 1,0 моль / л) в присутствии индикатора фенолфталеина. Изменение цвета указывает на конечную точку (например, при добавлении 15,00 мл HCl) титрования, и теперь все молекулы неизвестного основания титруют добавленной кислотой. Тогда молярная масса неизвестного соединения может быть определена следующим образом.

3. Как найти молярную массу по высоте точки кипения

Повышение температуры кипения представляет собой явление, которое описывает, что добавление соединения к чистому растворителю увеличило бы температуру кипения этой смеси до более высокой температуры кипения, чем у чистого растворителя. Следовательно, молярная масса этого добавленного соединения может быть найдена с использованием разности температур между двумя точками кипения. Если точка кипения чистого растворителя составляет Т_{растворитель} и точка кипения раствора (с добавленным соединением) составляет Т_{решение}Разница между двумя точками кипения может быть приведена ниже.

С использованием Соотношение Клаузиуса и Клапейрона и закон Рауля, мы можем получить связь между ΔT и моляльностью решения как,

Где, к_б является эбуллиоскопическая константа, который зависит только от свойств растворителя, а М – моляльность.

Из приведенного выше уравнения мы можем получить значение для моляльности решения. Поскольку количество растворителя, используемого для приготовления этого раствора, известно, мы можем найти значение для молей добавленного соединения.

Теперь, когда мы знаем моли соединения в растворе и массу добавленного соединения, мы можем определить молярную массу соединения, используя уравнение,

4. Как найти молярную массу из депрессии точки замерзания

Понижение точки замерзания противоположно повышению температуры кипения. Иногда, когда соединение добавляют к растворителю, температура замерзания раствора ниже, чем у чистого растворителя. Тогда приведенные выше уравнения немного модифицированы.

Значение ΔT является отрицательным значением, поскольку точка кипения теперь ниже, чем начальное значение. Молярность раствора может быть получена так же, как в методе повышения температуры кипения.

Здесь К_еизвестен как криоскопическая константа, Это зависит только от свойств растворителя.

Остальные расчеты такие же, как в методе повышения точки кипения. Здесь, моли добавленного соединения также могут быть рассчитаны с использованием приведенного ниже уравнения.

Затем молярную массу можно рассчитать, используя значение для молей добавленного соединения и массы добавленного соединения.

5. Как найти молярную массу по осмотическому давлению

Осмотическое давление – это давление, которое необходимо приложить, чтобы избежать попадания чистого растворителя в данный раствор посредством осмоса. Осмотическое давление может быть задано следующим уравнением.

Π = MRT

Когда Π осмотическое давление,

М – молярность раствора

R – универсальная газовая постоянная

Т – температура

Молярность решения определяется следующим уравнением.

Объем раствора может быть измерен, а молярность может быть рассчитана, как указано выше. Следовательно, моли соединения в растворе могут быть измерены. Тогда молярная масса может быть определена с помощью уравнения,

Почему важно знать молярную массу вещества

• Молярные массы различных соединений можно использовать для сравнения температур плавления и температур кипения этих соединений.
• Молярная масса используется для определения массовых процентов атомов, присутствующих в соединении.
• Молярная масса очень важна в химических реакциях для определения количества определенного реагирующего реагента или для определения количества продукта, который можно получить.
• Знание молярных масс очень важно, прежде чем будет разработана экспериментальная установка.

Резюме

Существует несколько методов для расчета молярной массы данного соединения. Самый простой способ среди них – это добавление молярных масс элементов, присутствующих в этом соединении.