Πώς να βρείτε τη μοριακή μάζα

Η μοριακή μάζα είναι μια φυσική ιδιότητα των ουσιών. Είναι πολύ χρήσιμο για την ανάλυση, τη σύγκριση και την πρόβλεψη των άλλων φυσικών και χημικών ιδιοτήτων όπως η πυκνότητα, το σημείο τήξης, το σημείο βρασμού και η ποσότητα της ουσίας που αντιδρά με μια άλλη ουσία σε ένα σύστημα. Υπάρχουν περισσότερες από μία μέθοδοι υπολογισμού της μοριακής μάζας. Μερικές από αυτές τις μεθόδους περιλαμβάνουν τη χρήση της άμεσης εξίσωσης, την προσθήκη των ατομικών μαζών διαφορετικών στοιχείων σε μια ένωση και τη χρήση ανύψωσης σημείου βρασμού ή κατάθλιψης σημείου πήξης. Μερικές από αυτές τις κύριες μεθόδους θα συζητηθούν συνοπτικά σε αυτό το άρθρο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η μοριακή μάζα
      – Ορισμός, Εξίσωση για τον Υπολογισμό, Επεξήγηση
2. Πώς να βρείτε τη μοριακή μάζα
      – Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της μοριακής μάζας
3.Ποια είναι η σημασία της γνώσης της μοριακής μάζας μιας ουσίας
      – Εφαρμογές Μοριακής Μάζας

Βασικοί όροι: Αριθμός Avogadro, Σημείο βρασμού, Calusius-Clapeyron, Κρυοσκοπική σταθερά, Ebullioscopic Constant, Σημείο πήξης, Σημείο τήξης, Μοριακότητα, Μοριακή μάζα, Μοριακό Βάρος, Οσμωτική Πίεση, Σχετική Ατομική Μάζα

Τι είναι η Μοριακή Μάζα

Η μοριακή μάζα είναι η μάζα ενός mol μιας συγκεκριμένης ουσίας. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μονάδα για τη μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι το gmol. Ωστόσο, η μονάδα SI για τη μοριακή μάζα είναι kgmol (ή kg/mol). Η μοριακή μάζα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση.

Μοριακή μάζα =Μάζα της ουσίας (Kg)/Ποσότητα ουσίας (Mol)

Mole ή mol είναι η μονάδα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ποσότητας μιας ουσίας. Ένα mole μιας ουσίας ισούται με έναν πολύ μεγάλο αριθμό, 6.023 x 10 ατόμων (ή μορίων) από τα οποία αποτελείται η ουσία. Αυτός ο αριθμός ονομάζεται αριθμός του Avogadro. Είναι σταθερά γιατί ανεξάρτητα από το είδος του ατόμου, ένα γραμμομόριο του είναι ίσο με αυτήν την ποσότητα ατόμων (ή μορίων). Επομένως, η μοριακή μάζα μπορεί να δοθεί ένας νέος ορισμός, δηλαδή, η μοριακή μάζα είναι η συνολική μάζα 6,023 x 10 ατόμων (ή μορίων) μιας συγκεκριμένης ουσίας. Για να αποφύγετε τη σύγχυση, ρίξτε μια ματιά στο παρακάτω παράδειγμα.

• Η ένωση Α αποτελείται από μόρια Α.
• Η ένωση Β αποτελείται από μόρια Β.
• Ένα mole της ένωσης Α αποτελείται από 6.023 x 10 μόρια Α.
• Ένα mole της ένωσης Β αποτελείται από 6.023 x 10 μόρια Β.
• Η μοριακή μάζα της ένωσης Α είναι το άθροισμα μαζών 6,023 x 10 μορίων Α.
• Η μοριακή μάζα της ένωσης Β είναι το άθροισμα μαζών 6,023 x 10 μορίων Β.

Τώρα μπορούμε να το εφαρμόσουμε για πραγματικές ουσίες. Ένα mole H₂ Το O αποτελείται από 6,023 x 10 H₂ Ω μόρια. Η συνολική μάζα 6,023 x 10 H₂ Τα μόρια O είναι περίπου 18 g. Επομένως, η μοριακή μάζα του H₂ Το O είναι 18 g/mol.

Πώς να βρείτε Μοριακή Μάζα

Η μοριακή μάζα μιας ουσίας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους όπως:

1. Χρήση ατομικών μαζών
2. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας
3. Από την ανύψωση του σημείου βρασμού
4. Από κατάθλιψη σημείου πήξης
5. Από ωσμωτική πίεση

Αυτές οι μέθοδοι αναλύονται λεπτομερώς παρακάτω.

Χρήση ατομικών μαζών

Η μοριακή μάζα ενός μορίου μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας ατομικές μάζες. Αυτό μπορεί να γίνει απλά με την προσθήκη μοριακών μαζών κάθε υπάρχοντος ατόμου. Η μοριακή μάζα ενός στοιχείου δίνεται όπως παρακάτω.

Μοριακή μάζα ενός στοιχείου    =Σχετική ατομική μάζα x σταθερά μοριακή μάζα (g/mol)

Η σχετική ατομική μάζα είναι η μάζα ενός ατόμου σε σχέση με τη μάζα του ατόμου άνθρακα-12 και δεν έχει μονάδες. Αυτή η σχέση μπορεί να δοθεί ως εξής.

Μοριακό βάρος του Α =Μάζα ενός μορίου του Α/ [Μάζα ενός ατόμου άνθρακα-12 x (1/12)]

Ας εξετάσουμε τα ακόλουθα παραδείγματα για να κατανοήσουμε αυτήν την τεχνική. Ακολουθούν οι υπολογισμοί για ενώσεις με το ίδιο άτομο, συνδυασμό πολλών διαφορετικών ατόμων και συνδυασμό μεγάλου αριθμού ατόμων.

• Μοριακή μάζα H₂

o Τύποι ατόμων που υπάρχουν     =Δύο άτομα H
o Σχετικές ατομικές μάζες     =1,00794 (H)
o Μοριακή μάζα κάθε ατόμου  =1,00794 g/mol (H)
o Μοριακή μάζα της ένωσης =(2 x 1,00794) g/mol
                                                   =2,01588 g/mol

• Μοριακή μάζα HCl

o Τύποι ατόμων που υπάρχουν     =Ένα άτομο Η και ένα άτομο Cl
o Σχετικές ατομικές μάζες     =1,00794 (H) + 35,453 (Cl)
o Μοριακή μάζα κάθε ατόμου  =1,00794 g/mol (H) + 35,453 g/mol (Cl)
o Μοριακή μάζα ένωσης =(1 x 1,00794) + (1 x 35,453) g/mol
                                                        4 g .

• Μοριακή μάζα C₆ H₁₂ O₆

o Τύποι ατόμων που υπάρχουν     =6 άτομα C, 12 άτομα H και 6 άτομα O Cl
o Σχετικές ατομικές μάζες     =12,0107 (C) + 1,00794 (H) + 15,999 (O)
o Μοριακή μάζα καθενός άτομο  =12,0107 g/mol + 1,00794 g/mol (Η) + 15,999 g/mol (Ο)
o Μοριακή μάζα της ένωσης =(6 x 12,0107) + (12 x 1,00794) + (6 x 15,999) /mol
                                                  =180,15348 g/mol

Χρήση της εξίσωσης

Η μοριακή μάζα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση που δίνεται παρακάτω. Αυτή η εξίσωση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό μιας άγνωστης ένωσης. Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα.

Μοριακή μάζα = Μάζα της ουσίας (kg)/Ποσότητα ουσίας (mol)

• Η ένωση Δ βρίσκεται σε διάλυμα. Οι λεπτομέρειες δίνονται ως εξής.
  • Η ένωση D είναι μια ισχυρή βάση.
  • Μπορεί να απελευθερώσει ένα ιόν Η ανά μόριο.
  • Το διάλυμα της ένωσης D παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας 0,599 g της ένωσης D.
  • Αντιδρά με HCl σε αναλογία 1:1

Στη συνέχεια, ο προσδιορισμός μπορεί να γίνει με ογκομέτρηση οξέος-βάσης. Επειδή είναι ισχυρή βάση, τιτλοδοτήστε το διάλυμα με ισχυρό οξύ (π.χ. HCl, 1,0 mol/L) παρουσία δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Η αλλαγή χρώματος δείχνει το τελικό σημείο (π.χ.:όταν προστίθενται 15,00 mL HCl) της ογκομέτρησης και τώρα όλα τα μόρια της άγνωστης βάσης τιτλοδοτούνται με το προστιθέμενο οξύ. Στη συνέχεια, η μοριακή μάζα της άγνωστης ένωσης μπορεί να προσδιοριστεί ως εξής.

o Η ποσότητα οξέος αντέδρασε =1,0 mol /l x 15,00 x 10-3 l
=1,5 x 10-2 mol
o Επομένως, το ποσότητα βάσης αντέδρασε =1,5 x 10-2 mol
o Η γραμμομοριακή μάζα της ένωσης d =0,599 g /1,5 x 10-2 mol
=39,933 g /mol
o τότε η άγνωστη ένωση Το D μπορεί να προβλεφθεί ως NaOH. (Αλλά για να το επιβεβαιώσουμε αυτό, θα πρέπει να κάνουμε περαιτέρω ανάλυση).

Από το υψόμετρο του σημείου βρασμού

Η ανύψωση του σημείου βρασμού είναι το φαινόμενο που περιγράφει ότι η προσθήκη μιας ένωσης σε έναν καθαρό διαλύτη θα αύξανε το σημείο βρασμού αυτού του μείγματος σε υψηλότερο σημείο βρασμού από αυτό του καθαρού διαλύτη . Επομένως, η μοριακή μάζα αυτής της προστιθέμενης ένωσης μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο σημείων βρασμού. Εάν το σημείο βρασμού του καθαρού διαλύτη είναι T_{διαλύτης} και το σημείο βρασμού του διαλύματος (με την προστιθέμενη ένωση) είναι Τ_{διάλυμα} , η διαφορά μεταξύ δύο σημείων βρασμού μπορεί να δοθεί όπως παρακάτω.

ΔT =Τ_λύση – T_{διαλύτης}

Με τη χρήση της σχέσης Clausius-Clapeyron και του νόμου του Raoult, μπορούμε να πάρουμε μια σχέση μεταξύ ΔΤ και μοριακότητας της λύσης.

ΔT =K_b . M

Όπου K_b είναι βουλλιοσκοπική σταθερά και εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες του διαλύτη και το M είναι η μοριακότητα

Από την παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να πάρουμε μια τιμή για τη μοριακότητα της λύσης. Καθώς η ποσότητα του διαλύτη που χρησιμοποιείται για την παρασκευή αυτού του διαλύματος είναι γνωστή, μπορούμε να βρούμε την τιμή για mole της ένωσης που προστέθηκε.

Molality =Moles ένωσης που προστέθηκε (mol)/Μάζα καθαρού διαλύτη που χρησιμοποιείται (kg)

Τώρα που γνωρίζουμε τα mol της ένωσης στο διάλυμα και τη μάζα της ένωσης που προστέθηκε, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη μοριακή μάζα της ένωσης.

Μοριακή μάζα =Μάζα ένωσης (g)/Moles ένωσης (mol)

Εικόνα 01:Ανύψωση σημείου βρασμού και κατάθλιψη σημείου πήξης

Από κατάθλιψη σημείου παγώματος

Η κατάθλιψη του σημείου πήξης είναι το αντίθετο από την ανύψωση του σημείου βρασμού. Μερικές φορές, όταν μια ένωση προστίθεται σε έναν διαλύτη, το σημείο πήξης του διαλύματος μειώνεται από αυτό του καθαρού διαλύτη. Τότε οι παραπάνω εξισώσεις τροποποιούνται λίγο.

ΔT =Τ_λύση – T_{διαλύτης}

Η τιμή ΔT είναι μια τιμή μείον επειδή το σημείο βρασμού είναι τώρα χαμηλότερο από την αρχική τιμή. Η μοριακότητα του διαλύματος μπορεί να ληφθεί όπως και στη μέθοδο ανύψωσης του σημείου βρασμού.

ΔT =K_f . M

Εδώ, το K_f   είναι γνωστή ως κρυοσκοπική σταθερά. Εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες του διαλύτη.

Οι υπόλοιποι υπολογισμοί είναι οι ίδιοι όπως στη μέθοδο ανύψωσης σημείου βρασμού. Εδώ, τα mol της ένωσης που προστίθεται μπορούν επίσης να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας την παρακάτω εξίσωση.

Molality =Moles ένωσης (mol)/ Μάζα διαλύτη που χρησιμοποιείται (kg)

Στη συνέχεια, η μοριακή μάζα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την τιμή για τα mol της ένωσης που προστέθηκε και τη μάζα της ένωσης που προστέθηκε.

Μοριακή μάζα =Μάζα ένωσης (g)/Moles ένωσης (mol)

Από ωσμωτική πίεση

Η ωσμωτική πίεση είναι η πίεση που απαιτείται για να αποφευχθεί η διέλευση ενός καθαρού διαλύτη σε ένα δεδομένο διάλυμα με όσμωση. Η οσμωτική πίεση μπορεί να δοθεί στην παρακάτω εξίσωση.

∏  = MRT

Όπου, ∏ είναι η οσμωτική πίεση,
             M είναι η μοριακότητα του διαλύματος
             R είναι η καθολική σταθερά αερίου
                                       

Η μοριακότητα της λύσης δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση.

Μοριακότητα =Moles ένωσης (mol) / Όγκος διαλύματος (L)

Ο όγκος του διαλύματος μπορεί να μετρηθεί και η μοριακότητα να υπολογιστεί όπως παραπάνω. Επομένως, τα mol της ένωσης στο διάλυμα μπορούν να μετρηθούν. Στη συνέχεια μπορεί να προσδιοριστεί η μοριακή μάζα.

Μοριακή μάζα =Μάζα ένωσης (g)/Moles ένωσης (mol)

Ποια είναι η σημασία της γνώσης της μοριακής μάζας μιας ουσίας

• Οι μοριακές μάζες διαφορετικών ενώσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύγκριση των σημείων τήξης και των σημείων βρασμού αυτών των ενώσεων.
• Η μοριακή μάζα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των ποσοστών μάζας των ατόμων που υπάρχουν σε μια ένωση.
• Η μοριακή μάζα είναι πολύ σημαντική στις χημικές αντιδράσεις για να μάθουμε τις ποσότητες ενός συγκεκριμένου αντιδραστηρίου που έχει αντιδράσει ή να βρούμε την ποσότητα του προϊόντος που μπορεί να ληφθεί.
• Η γνώση των μοριακών μαζών είναι πολύ σημαντική πριν σχεδιαστεί μια πειραματική διάταξη.

Σύνοψη

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας μιας δεδομένης ένωσης. Ο ευκολότερος τρόπος μεταξύ αυτών είναι η προσθήκη μοριακών μαζών στοιχείων που υπάρχουν σε αυτήν την ένωση.