≡× МЕНЮ

• Публикации
• Вторые блюда
• Отзывы Покупателей
• Финансы и бизнес
• Мода и стиль

Как рассчитать молярную массу. Введение в общую химию. Расчет массовой доли химического элемента в химическом соединении

Химия - наука количественная. Недостаточно знать, что получится в той или иной реакции. Нужно знать, в каком количестве получится и как пойдет реакция, а это зависит от конкретных чисел. Поэтому вопрос о том, как найти молярную массу, актуален и для школьников, и для ученых. Только эти две категории ставят такой вопрос в разных ситуациях. Школьники - тогда, когда нужно решить задачу. А вот ученые - тогда, когда формула вещества неясна, и по молярной массе можно выяснить, что же за кентавр получился в результате реакции.

На примере

Мы будем говорить больше о школьной трактовке вопроса. Если вы знаете точную формулу вещества, то задача становится примитивной. Возьмем формулу соли NaCl. Чтобы найти молярную массу всего вещества, по таблице ищутся атомные веса Na и Cl. Только не перепутайте с атомным номером, он показывает не вес, а электрический заряд ядра. Так как в молекуле NaCl только один атом каждого элемента, умножать их не нужно, веса просто суммируются, так как они составляют одну молекулу. Иное дело - более сложные молекулы вроде нитрата кальция Ca(NO 3) 2. В этом случае на молекулу приходится один атом кальция, два атома азота и шесть атомов кислорода. Вот и проходится атомный вес азота умножать на два, кислорода - на шесть. После чего к массе атома кальция прибавляются две массы азота и шесть - кислорода. И так вы получаете искомую молярную массу. Так можете проводить вычисления, которые помогут вам предсказать количество полученного в реакции вещества.

Анализируйте «Дано:»

Но задача может быть поставлена и по-другому. Вы не знаете, какое именно вещество получилось в реакции, знаете только его элементный состав. Как найти молярную массу в этом случае? Обычно в этой ситуации прямо или косвенно дается химическое количество вещества и масса получившегося (простая физическая). Достаточно просто разделить массу на химическое количество - и вы получите искомое. Возможно, первое или второе значение не будет дано прямо, и вам нужно будет провести вычисления или порассуждать и предложить гипотезы, если это задача повышенной сложности. Но в химии лучше не полагаться на готовые формулы, а рассуждать самому, решая поставленную перед вами проблему. Независимое мышление - признак талантливого химика.

Частные случаи и «взрослые» химики

Как определить молярную массу газа из семейства галогенов? Обычно их молекулы существуют в двухатомной форме. Просто находите по таблице соответствующий элемент и умножаете надвое. Будьте осторожны при решении задач по органической химии. Как найти молярную массу в этой сфере химии? Как и в других, но нужно помнить, что ее нахождение не гарантирует вам конечную формулу вещества. Чтобы ее выявить, нужна другая информация - о химических свойствах исследуемого неизвестного вещества. Именно такую проблему обычно решают профессиональные «взрослые» химики и ребята на олимпиадах высокого уровня. Решение задачи «Как найти молярную массу?» - для них всего лишь начало пути. И они учитывают большое количество проблем и погрешностей.

Практикуйтесь!

Как найти молярную массу вещества? Вам понадобятся таблица Менделеева (в простых ситуациях) и числовые данные задачи. Такого рода задания требуют выработки автоматизма, постепенно у вас вообще исчезнут затруднения.

Молярная масса – это величина, которая чаще всего встречается при расчётах в химической практике. Она обозначает массу количества вещества.

• Формулу молекулы вещества, где указано количество атомов элементов, входящих в молекулу.
• Атомный вес каждого из элементов, составляющих молекулу. Его можно найти в таблице периодической системы элементов Менделеева, который уже рассчитал его за нас.

Перемножаем по отдельности данные каждого элемента, то есть если атом один, то и стандартный атомный вес умножается на один. Если атомов вещества в молекуле 2, то, соответственно, и умножаем атомный вес на 2, и так далее.

Суммируем полученные результаты, чтобы получить общую массу молекулы.



Полученную массу молекулы умножаем на 1 г/моль, для получения молярной массы. 1 г/моль является константой молярной массы, и обозначает массу одного моля вещества.



Так как алгоритм вычисления молярной массы очень прост, при наличии под рукой интернета, для несложных формул можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Для более серьёзных формул, таких как CO2H.N:N.CO2H, в целях повышения надёжности, стоит произвести расчёт своими руками, не доверяя разработчикам калькуляторов.

Большинство учеников средних школ одним из самых сложных и неприятных предметов для себя считают химию. На самом же деле химия не сложнее той же физики, или математики, а в некоторых случаях гораздо интереснее их. Многие ученики еще не приступив к изучению химии уже подсознательно ее бояться, наслушавшись отзывов от старшеклассников обо всех «ужасах» данного предмета и «тирании» его преподавателя.

Другой причиной сложностей с химией является то, что в ней используются некоторые специфические ключевые понятия и термины, с которыми ученик никогда ранее не сталкивался и аналогию которым сложно найти в обычной жизни. Без соответствующего объяснения со стороны преподавателя данные термины так и остаются непонятыми учениками, что затрудняет весь последующий процесс изучения химия.

Одним из таких терминов является понятие молярной массы вещества и задачи по ее нахождению. Это является основой основ всего предмета химии.

Что такое молярная масса вещества
Классическое определение гласит, что молярная масса - это масса одного моль вещества. Вроде бы все просто, но остается непонятным что такое «один моль» и имеет ли она какую-то связь с насекомыми.

Моль – это количество вещества, в котором содержится определенное количество молекул, если быть точным, то 6,02 ∙ 10 23 . Это число называется постоянной или числом Авогадро.

Все химические вещества имеют разный состав и размер молекул. Следовательно, если взять одну порцию, состоящую из 6,02 ∙ 10 23 молекул, то у разных веществ будет свой объем и своя масса этой порции. Масса данной порции и будет являться молярной массой конкретного вещества. Молярная масса традиционно обозначается в химии буквой M и имеет размерность г/моль и кг/моль.

Как найти молярную массу вещества
Прежде чем приступить к вычислению молярной массы вещества необходимо четко уяснить ключевые понятия, связанные с ней.

1. Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе, если структурными единицами вещества являются молекулы. Молярная масса вещества также может быть равна относительной атомной массе, если структурными единицами вещества являются атомы.
2. Относительная атомная масса показывает во сколько раз масса атома конкретного химического элемента больше заранее определенной постоянной величины за которую принята масса 1/12 части атома углерода. Понятие относительной атомной массы введено для удобства, так как человеку сложно оперировать столь малыми числами как масса одного атома.
3. Если вещество состоит из ионов, то в этом случае говорят о его относительной формульной массе . Например, вещество карбонат кальция CaCO 3 состоит из ионов.
   
4. Относительную атомную массу вещества конкретного химического элемента можно найти в периодической таблице Менделеева. Например, для химического элемента углерода относительная атомная масса равна 12,011. Относительная атомная масса не имеет единиц измерения. Молярная масса углерода будет равна, как уже было сказано выше, относительной атомной, но при этом у нее появятся единицы измерения. То есть молярная масса углерода будет равна 12 г/моль. Это означает, что 6,02 ∙ 10 23 атомов углерода будут весить 12 грамм.
5. Относительную молекулярную массу можно найти как сумму атомных масс всех химических элементов, образующих молекулу вещества. Рассмотрим это на примере двуокиси углерода, или как его еще все называют углекислого газа, имеющего формулу CO 2 .

   В молекулу углекислого газа входит один атом углерода и два атома кислорода. Используя таблицу Менделеева находим, что относительная молекулярная масса углекислого газа будет равна 12 + 16 ∙ 2 = 44 г/моль. Именно такой массой будет обладать порция углекислого газа, состоящая из 6,02 ∙ 10 23 молекул.
   

6. Классическая формула нахождения молярной массы вещества в химии имеет следующий вид:

   M = m/n

   
   
   где, m – масса вещества, г;
   n – число молей вещества, то есть сколько порций по 6,02 ∙ 10 23 молекул, атомов или ионов в нем содержится, моль.

   Соответственно число молей вещества может быть определено по формуле:

   n = N/N a

   
   
   где, N – общее число атомов или молекул;
   N а – число или постоянная Авогадро, равная 6,02 ∙ 10 23 .

   На этих двух формулах базируется большинство задач по нахождению молярной массы вещества в химии. Вряд ли для большинства людей будет непреодолимой трудностью использование двух взаимосвязанных отношений. Главное понять суть основных понятий таких как моль, молярная масса и относительная атомная масса и тогда решение задач по химии не вызовет у вас никаких затруднений.

В качестве вспомогательного средства для нахождения молярной массы вещества и решения большинства типовых задач по химии, связанных с ней, предлагаем воспользоваться нашим калькулятором. Пользоваться им очень просто. Под строкой химическая формула соединения в выпадающем списке выберите первый химический элемент, входящий в формулу строения химического вещества. В окно рядом со списком введите число атомов химического вещества. При числе атомов равном одному оставьте поле пустым. Если требуется добавить второй и последующий элементы, то нажмите зеленый плюс и повторите описанное выше действие до тех пор, пока не получите полную формулу вещества. Корректность ввода контролируйте по обновляющейся химической формуле соединения. Нажмите кнопку Рассчитать , чтобы получить значение молярной массы искомого вещества.

Чтобы решить большинство типовых задач по химии вы также можете добавить одно из известных условий: число молекул, число молей или массу вещества. Под кнопкой Рассчитать после ее нажатия будет приведено полное решение задачи на основе введенных исходных данных.

Если в химической формуле вещества встречаются скобки, то раскройте их, добавив к каждому элементу соответствующий индекс. Например, вместо классической формулы гидроксида кальция Ca(OH) 2 используйте в калькуляторе следующую формулу химического вещества CaO 2 H 2 .

Для определения молярной массы веществ необходимо:

• иметь таблицу периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева;
• знать количество атомов каждого элемента, в формуле рассматриваемого вещества;
• знать определение понятий "молярная масса", "моль".

Формула вещества

Для описания вещества необходимо знать сколько атомов и какого вида содержит одна молекула рассматриваемого вещества. Например, инертный газ криптон существует при нормальных условиях (атмосферное давление 101325 Па = 760 мм рт. ст., температура 273,15 K = 0°C) в атомарном виде Кr. Молекула угарного газа состоит из двух атомов углерода С и атома кислорода О: СО2. А теплоноситель холодильника - хладон 134 - имеет более сложную формулу: СF3CFH2.

Определения

Молярная масса Mr- масса одного моля вещества, измеряемая в г/моль.

Моль - количество вещества, которое содержит определенное количество атомов данного типа. Определяется как количество атомов в 12 г изотопа углерода С-12 и равно постоянной Авогадро N = 6,022 * 10^23 1/ моль.

Расчет молярной массы

Для определения молярной массы Mr вещества необходимо выяснить атомарную массу Аr каждого элемента, входящего в вещество, используя таблицу периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, и знать количество атомов каждого элемента.

Например, молярная масса Mr тетрабората натрия Na2B4O7 * 10 H2O равна:

M r (Na2B4O7 * 10 H2O) = 2 * Аr (Na) + 4 * Аr (B) + 7 * Аr (O) + 10* 2 * Аr (H) + 10 * Аr (О) = 2 * 23 + 4 * 11 + 7 * 16 + 10* 2 * 1 * 16 = 223 г/моль.

Для этого необходимо воспользоваться таблицой Менделеева. В ячейке любого элемента дано число, чаще всего, с точностью до 3-4 знака после запятой - это относительная молекулярная масса (молярная масса) этого элемента. Обычно, молекулярную массу округляют по по соответствующим математическим правилам, за исключением хлора - молекулярная масса атома хлора равна 35,5. Молекулярная масса сложного вещества равна сумме молекулярных масс составляющих его элементов. Например, вода - H2O. Молекулярная масса водорода равна 1, кислорода - 16. Значит, молекулярная масса воды равна 2 * 1 + 16 = 18 г/моль.

Для этого нужно сложить массы всех атомов в этой молекуле.

Пример 1. В молекуле воды Н 2 О 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Атомная масса водорода = 1, а кислорода = 16. Поэтому молекулярная масса воды равна 1 + 1 + 16 = 18 атомных единиц массы, а молярная масса воды =18 г/моль.

Пример 2. В молекуле серной кислоты Н 2 SO 4 2 атома водорода, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Поэтому молекулярная масса этого вещества составит 1 2 + 32 + 4 16 = 98 а.е.м, а молярная масса - 98 г/моль.

Пример 3. В молекуле сульфата алюминия Al 2 (SO 4) 3 2 атома алюминия, 3 атома серы и 12 атомов кислорода. Молекулярная масса этого вещества равна 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 а.е.м., а молярная масса - 342г/моль.

Моль, молярная масса

Молярная масса - это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е. М(х) = m(x)/n(x), (1)

где М(х) - молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, n(x) - количество вещества Х.

Единица СИ молярной массы - кг/моль,однако обычно используется единица г/моль. Единица массы - г, кг.

Единица СИ количества вещества - моль.

Моль - это такое количество вещества, в котором содержится 6,02·10 23 молекул этого вещества.

Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основные формулы:

n(x) =m(x)/ М(х)

или общую формулу: n(x) =m(x)/М(х) = V(x)/Vm = N/N A , (2)

где V(x) – объем вещества Х(л), V m - молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль), N - число частиц, N A - постоянная Авогадро (6,02·10 23).

Пример 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.

Пример 2. Определите количество вещества атомного бора,содержащегося в тетраборате натрия Na 2 B 4 O 7 массой 40,4 г.

m(Na 2 B 4 O 7) = 40,4 г.

Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na 2 B 4 O 7: n(Na 2 B 4 O 7) = m(Na 2 B 4 O 7)/М(Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: n(B)= 4 · n(Na 2 B 4 O 7) = 4 · 0,2 = 0,8 моль.