Kemikot mittaavat aineita usein moolimassan ja molekyylimassan avulla. Esimerkki olisi sylinterissä olevien molekyylien lukumäärän määrittäminen. Kemia tutkii atomien ja molekyylien vuorovaikutusta atomitasolla.
Ensinnäkin, molekyyli viittaa samanlaisten tai erilaisten atomien koostumuksiin, jotka on järjestetty suhteissa. Molekyylit voivat muodostaa kemiallisia yhdisteitä, joille kunkin molekyylin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat alttiita.
Pähkinänkuoressa molekyylimassalla tarkoitetaan aineen kokonaismassaa. Se summaa yksittäisten atomien keskimääräiset massat kyseisen aineen molekyylissä.
Yhdisteen X molekyylimassan määrittämiseksi sinun on lisättävä koostumuksen kaikkien elementtien atomimassat mukaan lukien niiden kertolaskut kaavan alaindeksien mukaisesti.
Havainnollistamme alla olevalla esimerkillä. Nämä atomimassat otetaan suoraan alkujaksojen taulukosta. Ne mitataan atomismassayksiköinä (amu) ja samoin molekyylimassa.
Esimerkki 1:
Määritä H2O: n ja CH3CH2OH: n molekyylimassa.
Vastaus:
Sinun on arvioitava annettujen molekyylikaavojen koostumukset ja johdettava niiden atomimassat jaksollisesta taulukosta. Ota huomioon tilaukset.
Esimerkiksi H20 tarkoittaa, että siellä on kaksi vetyatomia ja yksi happiatomi. Vedyn atomimassa on jaksollisesta taulukosta 1,0079 amu ja hapen massa on 159994. Yhdisteen molekyylimassa on 2 (1,0079) + 15,9994 = 18,0152 amu.
Ja etanolin, toisen kysymyksessä annetun kaavan, molekyylimassan määrittämiseksi noudatamme samoja vaiheita. Siinä on 2 hiiliatomia, 6 vetyatomia ja 1 happiatomi. Hiiliatomin atomimassa on 12,011 amu. Toisin sanoen CH3CH20H: n moolimassa on 2 (12,011) + 6 (1,0079) + 1 (159994) = 46,069 amu. Laske harjoitteluasi varten etaanin (C2H4) ja CO2: n molekyylikaava.
Nyt molaarimassan käsitteen suhteen se määritellään aineen moolimassana kilogrammoina tai grammoina. Yleensä moolimassan yksiköt ovat gramma / mol. Moolia happielementtiä on massa 159994 grammaa. Siten moolimassa olisi 15 9994 g / mol. Esimerkiksi hiilidioksidiyhdisteelle moolimassa määritellään 1 moolin molekyylien massana kyseisessä yhdisteessä. Avogadro-lukua 6,022 x 1023 käytetään usein suhteessa atomien, molekyylien ja muiden yksiköiden lukumäärään, joiden moolimassa on yhtä suuri. Esimerkiksi H20: n moolimassa olisi yhtä suuri kuin 6,022 x 1023 vesimolekyylien massa grammoina moolia kohti. Jos tämä kuulostaa liian tekniseltä kannalta, havainnollistamme alla olevalla esimerkillä:
Esimerkki 2:
Määritä etanolin moolimassa.
Vastaus:
Ensimmäisessä esimerkissä määritimme etanolin (C2H5OH) molekyylimassan. Älä sekoita eri kaavaa kuin edellä. Olemme juuri pelanneet etanolikaavan rakenteellisilla järjestelyillä, vaikka atomien suhde pysyy samana.
Etanoli sisältää 6,022 x 1023 molekyyliä, ja moolimassa on yhtä suuri kuin etanolin massa, joka sisältää nämä molekyylit. Havaitsimme etanolin molekyylimassan olevan 46.069 atomimassayksikköä edellisessä esimerkissämme. Samaa menettelyä noudatetaan laskemalla moolimassa.
Yhdessä moolissa etanolia on 2 moolia hiiliatomia, 6 moolia vetyatomeja ja yksi mooli happiatomia. Kun atomimassat otetaan jaksotaulukosta, havaitaan, että moolimassa on 2 (12,011 g) + 6 (1,0079 g) + 15 9994 g, joka on yhtä suuri kuin 46,069 g / mo. Huomaa sama arvo, mutta eri yksiköt.
HUOM: Minkä tahansa kemiallisen aineen moolimassalla tarkoitetaan sen atomimassaa tai molekyylimassaa grammoina moolia kohti. Arvot ovat samat, mutta eri yksiköt.
Harjoitus 2:
Laske kalsiumfosfaatin (Ca3 (PO4) 2) moolimassa. Vastauksen tulisi olla 310,177 g / mol.
Hiilen suhteen luonnossa esiintyvän hiilen moolimassa voi olla erilainen kuin jaksotaulukosta johdettu, joka kuuluu hiili-12-isotooppiin. Hiili sisältää luonnollisesti hiiltä-12, hiili-13 ja hiili-14. Mutta mooli hiiltä sisältää silti 6,022 x 1023, mutta näiden isotooppien eri suhteilla.
Moolimassa määritetään jakamalla aineen kokonaismassa, joka on kunkin atomin keskimääräiset massat, moolimäärällä. Saatu luku on gramma moolia kohti tai kilogramma moolia kohti. Molekyylimassa määritetään laskemalla aineen massa suhteessa 1/12 hiili-12-isotooppiin.
Molekyylimassa tarkoittaa molekyylien massaa, kun taas moolimassa tarkoittaa aineen moolin massaa.
Moolimassa ilmoitetaan grammoina moolia kohti, kun taas molekyylimassa ilmaistaan atomimassayksiköinä. Tämä SI-yksiköiden ilmaisu menee taaksepäin siihen, kuinka nämä käsitteet on määritelty edellä mainituiksi.