Рассчитать молекулярную массу вещества онлайн. Молярная масса, ее значение и расчет

В практической и теоретической химии существуют и имеют практическое значение два таких понятия, как молекулярная (его часто заменяют понятием молекулярный вес, что не правильно) и молярная масса. Обе эти величины зависят от состава простого или сложного вещества.

Как определить или молекулярную? Обе эти физические величины нельзя (или почти нельзя) найти прямым измерением, например, взвешиванием вещества на весах. Их рассчитывают, исходя из химической формулы соединения и атомных масс всех элементов. Эти величины численно равны, но отличаются размерностью. выражается атомными единицами массы, которые являются условной величиной, имеют обозначение а. е. м., а также другое название — «дальтон». Единицы измерения молярной массы выражаются в г/моль.

Молекулярные массы простых веществ, молекулы которых состоят из одного атома, равны их атомным массам, которые указаны в периодической таблице Менделеева. Например, для:

• натрия (Na) — 22,99 а. е. м.;
• железа (Fe) — 55,85 а. е. м.;
• серы (S) — 32,064 а. е. м.;
• аргон (Ar) — 39,948 а. е. м.;
• калия (K) — 39,102 а. е. м.

Также и молекулярные массы простых веществ, молекулы которых состоят из нескольких атомов химического элемента, рассчитывают как произведение атомной массы элемента на количество атомов в молекуле. Например, для:

• кислорода (O2) — 16 . 2 = 32 а. е. м.;
• азота (N2) — 14 .2 = 28 а. е. м.;
• хлора (Cl2) — 35 . 2 = 70 а. е. м.;
• озона (O3) — 16 . 3 = 48 а. е. м.

Рассчитывают молекулярные массы суммируя произведения атомной массы на число атомов для входящего в состав молекулы каждого элемента. Например, для:

• (HCl) — 2 + 35 = 37 а. е. м.;
• (CO) — 12 + 16 = 28 а. е. м.;
• двуокиси углерода (CO2) — 12 + 16 . 2 = 44 а. е. м.

Но как найти молярную массу веществ?

Это сделать несложно, так как она является массой единицы количества конкретного вещества, выраженного в молях. То есть, если рассчитанную молекулярную массу каждого вещества умножить на постоянную величину, равную 1 г/моль, то получится его молярная масса. Например, как найти молярную массу (CO2)? Следует (12 + 16 . 2) .1 г/моль = 44 г/моль, то есть МСО2 = 44 г/моль. Для простых веществ, в молекулы, которых входит только один атом элемента, этот показатель, выраженный в г/молях численно совпадает с атомной массой элемента. Например, для серы MS = 32,064 г/моль. Как найти молярную массу простого вещества, молекула которого состоит из нескольких атомов, можно рассмотреть на примере кислорода: MO2 = 16 . 2 = 32 г/моль.

Здесь были приведены примеры для конкретных простых или сложных веществ. Но можно ли и как найти молярную массу продукта, состоящего из нескольких компонентов? Как и молекулярная, молярная масса многокомпонентной смеси является аддитивной величиной. Она является суммой произведений молярной массы компонента на его долю в смеси: M = ∑Mi . Xi, то есть может быть рассчитана как средняя молекулярная, так и средняя молярная масса.

На примере воздуха, в состав которого входит примерно 75,5 % азота, 23,15 % кислорода, 1,29 % аргона и 0,046 % двуокиси углерода (остальными примесями, которые содержатся в меньших количествах, можно пренебречь): Мвоздуха = 28 . 0,755 + 32 . 0,2315 + 40 . 0,129 + 44 . 0,00046 = 29,08424 г/моль ≈ 29 г/моль.

Как найти молярную массу вещества, если точность определения атомных масс, указанных в таблице Менделеева, разная? Для некоторых элементов она указана с точностью до десятых, для других с точностью до сотых, для третьих до тысячных, а для таких, как радон - до целых, для марганца до десятитысячных.

При расчете молярной массы не имеет смысла вести расчеты с большей точностью, чем до десятых, так как они имеют практическое применение, когда чистота самих химических веществ или реактивов будет вносить большую погрешность. Все эти расчеты носят приближенный характер. Но там, где химикам требуется большая точность, с помощью определенных процедур вносятся соответствующие поправки: устанавливается титр раствора, производятся калибровки по стандартным образцам и прочее.

Любое вещество состоит из частиц определенной структуры (молекул или атомов). Молярная масса простого соединения рассчитывается по периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Если необходимо выяснить данный параметр у сложного вещества, то подсчет получается долгим, и в данном случае цифру смотрят в справочнике или химическом каталоге, в частности Sigma-Aldrich.

Понятие молярной массы

Молярная масса (М) - вес одного моля вещества. Данный параметр по каждому атому можно найти в периодической системе элементов, он расположен прямо под названием. При расчете массы соединений цифра обычно округляется до целой или десятой доли. Для окончательного понимания того, откуда берется данное значение, необходимо разобраться в понятии «моль». Это количество вещества, содержащее число частиц последнего, равное 12 г устойчивого изотопа углерода (12 С). Атомы и молекулы веществ варьируют по своему размеру в широких пределах, при этом их число в моле постоянно, однако масса увеличивается и, соответственно, объем.

Понятие «молярная масса» тесно связано с числом Авогадро (6,02 х 10 23 моль -1). Эта цифра обозначает постоянное количество единиц (атомов, молекул) вещества в 1 моле.

Значение молярной массы для химии

Химические вещества вступают в различные реакции между собой. Обычно в уравнении любого химического взаимодействия указано, сколько молекул или атомов при этом используется. Такие обозначения получили название стехиометрические коэффициенты. Обычно они указываются перед формулой. Поэтому количественная характеристика реакций зиждется на количестве вещества и молярной массе. Именно они четко отражают взаимодействие друг с другом атомов и молекул.

Расчет молярной массы

Атомный состав любого вещества или смеси из компонентов известной структуры можно посмотреть по периодической системе элементов. Неорганические соединения, как правило, записываются брутто-формулой, то есть без обозначения структуры, а только числа атомов в молекуле. Органические вещества для подсчета молярной массы обозначаются таким же образом. Например, бензол (C 6 H 6).

Каким образом рассчитывается молярная масса? Формула включает тип и количество атомов в молекуле. По таблице Д.И. Менделеева проверяются молярные массы элементов, и каждая цифра умножается на число атомов в формуле.

Исходя из молекулярной массы и типа атомов, можно рассчитать их количество в молекуле и составить формулу соединения.

Молярная масса элементов

Часто для проведения реакций, расчетов в аналитической химии, расстановки коэффициентов в уравнениях требуется знание молекулярной массы элементов. Если в молекуле содержится один атом, то данное значение будет равно таковому у вещества. При наличии двух и более элементов молярная масса умножается на их число.

Значение молярной массы при подсчете концентраций

Данный параметр используется для пересчета практически всех способов выражения концентраций веществ. Например, часто возникают ситуации определения массовой доли исходя из количества вещества в растворе. Последний параметр выражается в единице измерения моль/литр. Для определения нужного веса количество вещества умножается на молярную массу. Получено значение уменьшается в 10 раз.

Молярная масса используется для подсчета нормальности вещества. Данный параметр используется в аналитической химии для проведения методов титри- и гравиметрического анализа при необходимости точного проведения реакции.

Измерение молярной массы

Первый исторический опыт заключался в измерении плотности газов по отношению к водороду. Далее были проведены исследования коллигативных свойств. К ним относится, например, осмотическое давление, определение разницы кипения или замерзания между раствором и чистым растворителем. Это параметры напрямую коррелируют с количеством частиц вещества в системе.

Иногда измерение молярной массы проводится у вещества неизвестного состава. Раньше применяли такой способ, как изотермическая перегонка. Его суть заключается в помещении раствора вещества в камеру, насыщенную парами растворителя. В данных условиях происходит конденсация паров и температура смеси повышается, достигает равновесия и начинает снижаться. Выделившаяся теплота испарения рассчитывается по изменению показателя нагрева и охлаждения раствора.

Основным современным методом измерения молярной массы является масс-спектрометрия. Это основной способ идентификации смесей веществ. С помощью современных приборов данный процесс происходит автоматически, только первоначально нужно подобрать условия разделения соединений в пробе. Метод масс-спектрометрии основан на ионизации вещества. В результате образуются различные заряженные фрагменты соединения. На масс-спектре обозначается отношение массы к заряду ионов.

Определение молярной массы для газов

Молярная масса любого газа или пара измеряется просто. 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.

Практическое использование молярной массы

Таким образом, понятие молярной массы в химии используется повсеместно. Для описания процесса, создания полимерных комплексов и других реакций необходим расчет данного параметра. Важным моментом является определение концентрации действующего вещества в фармацевтической субстанции. Например, с использованием культуры клеток исследуются физиологические свойства нового соединения. Кроме того, молярная масса важна при проведении биохимических исследований. Например, при изучении участия в обменных процессах элемента. Сейчас структура многих ферментов известна, поэтому есть возможность подсчитать их молекулярную массу, которая в основном измеряется килодальтонах (кДа). Сегодня известны молекулярные массы почти всех составляющих крови человека, в частности, гемоглобина. Молекулярная и молярная масса вещества в определенных случаях являются синонимами. Отличия их заключаются в том, что последний параметр является средним для всех изотопов атома.

Любые микробиологические эксперименты при точном определении влияния вещества на систему ферментов проводятся с использованием молярных концентраций. Например, в биокатализе и других областях, где необходимо исследование энзиматической активности, применяются такие понятия, как индукторы и ингибиторы. Для регуляции активности фермента на биохимическом уровне необходимо исследование с использованием именно молярных масс. Данный параметр вошел прочно в области таких естественных и инженерных наук, как физика, химия, биохимия, биотехнология. Процессы, охарактеризованные таким образом, становятся более понятными с точки зрения механизмов, определения их параметров. Переход от фундаментальной науки к прикладной не обходится без показателя молярной массы, начиная от физиологических растворов, буферных систем и заканчивая определением дозировок фармацевтических веществ для организма.

Инструкция

Если внимательно рассмотреть таблицу Дмитрия Ивановича Менделеева, то можно увидеть, что она имеет вид многоквартирного многоэтажного дома, в котором находятся «жильцы» – элементы. Каждый из них имеет фамилию () и химический . Причем каждый из элементов живет в своей собственной квартире, а потому имеет . Эта информация представлена во всех клеточках таблицы.

Однако там стоит еще одна цифра, на первый взгляд совсем непонятная. Мало того, она указана с несколькими значениями после запятой, что делается для большей точности. Именно на это число и нужно обратить внимание, потому что это и есть относительная атомная масса. Причем эта – величина постоянная, которую не требуется запоминать и можно найти по таблице. Кстати даже на ЕГЭ по Д.И. Менделеева является справочным материалом, доступным для использования, и у каждого лежит в индивидуальном пакете – КИМе.

Молекулярная масса, а точнее относительная вещества обозначается буквами (Mr) складывается из относительных атомных масс (Ar), образующих молекулу, элементов. Относительная атомная масса – это как раз та, загадочная цифра, которая стоит в каждой клеточке таблицы. Для расчетов необходимо эти значения округлять до целого числа. Исключением является только атом хлора, у которого относительная атомная масса составляет 35,5. Единиц измерения эта характеристика не имеет.

Пример 1. Найдите молекулярную массу (KOH)
Молекула гидроксида калия состоит из одного атома калия (К), одного атома кислорода (О) и одного атома водорода (Н). Следовательно, находим:
Mr (KOH) = Ar (К) + Ar (О) + Ar (Н)


Отсюда: Mr (KOH) = 39 + 16 + 1 = 56

Пример 2. Найдите молекулярную массу серной кислоты (H2SO4 аш-два-эс-о-четыре)
Молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода (Н), одного атома серы (S) и четырех атомов кислорода (О). Следовательно, находим:
Mr (H2SO4) = 2Ar (H) + Ar (S) + 4Ar (O)
По таблице Д.И. Менделеева находим значения относительных атомных масс элементов:
Ar (К) = 39, Ar (О) = 16, Ar (Н) = 1
Отсюда: Mr (H2SO4) = 2 х 2 + 32 + 4 х 16 = 98

Видео по теме

Обратите внимание

При расчетах сначала выполняется умножение или деление, а только потом сложение или вычитание

Полезный совет

При определении относительной атомной массы округляйте значения, которые находятся в таблице Д.И. Менделеева до целого числа

Источники:

• как вычислить молекулярную массу
• Молекулярной массы определение

Для того чтобы найти молекулярную массу , найдите молярную массу вещества в граммах на моль, поскольку эти величины численно равны. Или найдите массу частиц молекулы в атомных единицах массы, сложите их значения и получите молекулярную массу . Для нахождения молекулярной массы газа можно воспользоваться уравнением Клапейрона-Менделеева.

Вам понадобится

• Для расчетов понадобится периодическая таблица Менделеева, весы, термометр, манометр.

Инструкция

Расчет с помощью таблицы Менделеева. Определите химическую формулу исследуемого вещества. В таблице Менделеева найдите химические элементы, из которых состоит молекула. В соотвествующих ячейках найдите их атомную массу . Если в таблице представлена дробным числом, округлите его до целого. Если в молекуле один и тот же элемент встречается несколько раз, умножьте его массу на количество вхождений. Сложите всех атомов. В результате получится вещества.

Расчет молекулярной массы при переводе из граммов. Если дана масса одной молекулы в граммах, умножьте ее на постоянную Авогадро, которая равна 6,022 10^(23) 1/моль. Результатом будет вещества в граммах на моль. Ее числовое совпадает с молекулярной массой в атомных единицах массы.

Расчет молекулярной массы произвольного газа.Возьмите баллон известного объема измеренного в кубических метрах, откачайте из него воздух и взвесьте на весах. Затем, закачайте в него газ, молекулярную массу которого нужно определить. Снова найдите массу баллона. Разность баллона с газом и пустого баллона будет равна массе газа, проводите в граммах. Измерьте давление с помощью манометра (в ) и температуру с помощью термометра, переведя ее . Для этого, к полученным в результате измерения градусам Цельсия прибавьте число 273. Чтобы найти молярную массу газа, его массу умножьте на температуру и число 8,31 (универсальная газовая постоянная). Полученный результат последовательно поделите на значение давления газа и его объем M=m 8,31 T/(P V). Этот показатель, выраженный в граммах на моль, численно молекулярной массе газа, выраженной в атомных единицах массы.

Видео по теме

Источники:

• расчет молекулярной массы

Относительная молекулярная масса вещества (или просто - молекулярная масса) - это отношение значения массы данного вещества к 1/12 массы одного атома углерода (C).Найти относительную молекулярную массу очень легко.

Вам понадобится

• Таблица Менделеева и таблица молекулярных масс

Инструкция

Относительная вещества - это сумма его атомных масс. Для того, чтобы узнать атомную массу того или иного , достаточно взглянуть на таблицу Менделеева. Ее можно найти на обложке любого по , или же приобрести отдельно в книжном магазине. Для вполне подойдет карманный вариант, или лист формата A4. Любой современный химии оснащен полномасштабной настенной таблицей Менделеева.

Узнав атомную массу элемента, можно приступить к вычислению и молекулярной массы вещества. Это проще всего показать на примере:
Требуется рассчитать молекулярную массу воды (H2O). Из молекулярной формулы видно, что молекула воды состоит из двух атомов H и одно атома O. Поэтому расчет молекулярной массы воды можно свести к действию:
1.008*2 + 16 = 18.016

Видео по теме

Обратите внимание

Атомная масса как понятие появилось в 1803 году, благодаря трудам известного в те времена химика Джона Дальтона. В те времена масса любого атома сравнивалась с массой атома водорода. Дальнейшее развитие это понятие получило в трудах другого химика - Берцелиуса, в 1818 году, когда он предложил использовать вместо атома водорода атом кислорода. С 1961 года химики всех стран приняла за единицу атомной массы массу 1/16 атома кислорода, либо массу 1/12 атома углерода. Последняя как раз и указана в таблице химических элементов Менделеева.

Полезный совет

При использовании таблицы Менделеева в том виде, в котором она представлена в большинстве учебников по химии и иных справочниках, надо понимать, что данная таблица является укороченным вариантом исходной таблицы Менделеева. В наиболее полном ее варианте, каждому химическому элементу посвящена отдельная строка.

Под молекулярной массой какого-либо вещества подразумевается суммарная атомная масса всех химических элементов, которые являются частью данного вещества. Чтобы вычислить молекулярную массу вещества, не потребуется особых усилий.

Вам понадобится

• таблица Менделеева.

Инструкция

Теперь потребуется кинуть пристальный взгляд на любой из элементов в этой таблице. Под названием любого из указанных в таблице элементов есть числовое значение. Именно оно и атомной массой этого элемента.

Теперь стоит разобрать несколько примеров расчета молекулярной массы, исходя из того, что атомные массы теперь известны. Например, можно посчитать молекулярную такого вещества, как вода (H2O). Молекула воды содержит в себе один атом кислорода (O) и два водорода (H). Тогда, найдя по таблице Менделеева атомные массы водорода и кислорода, можно начать считать и молекулярную массу :2*1.0008 (ведь водорода две) + 15.999 = 18.0006 а.е.м (атомные единицы массы).

Еще один . Следующим веществом, молекулярную массу которого можно подсчитать, пусть будет обычная поваренная соль (NaCl). Как видно из молекулярной формулы, молекула поваренной соли содержит в себе один атом Na и один атом хлора Cl. В таком случае, ее считается так:22.99 + 35.453 = 58.443 а.е.м.

Видео по теме

Обратите внимание

Хотелось бы отметить, что атомные массы изотопов различных веществ отличаются от атомных масс в таблице Менделеева. Связано это с тем, что число нейтронов в ядре атома и внутри изотопа того же вещества различно, поэтому атомные массы также заметно отличаются. Поэтому изотопы различных элементов принято обозначать буквой данного элемента, прибавляя при этом в верхнем левом углу его массовое число. Примером изотопа является дейтерий ("тяжелый водород"), атомная масса которого равна не единице, как у обычного атома, а двум.

Молярная - это масса одного моля вещества, то есть такого его количества, в котором содержится столько же атомов, сколько в 12-и граммах углерода. По-другому, такое количество называется числом (или постоянной) Авогадро, в честь итальянского ученого, впервые выдвинувшего гипотезу. Согласно ей в равных объемах идеальных газов (при одинаковых температурах и давлениях) должно содержаться одинаковое число молекул.

Надо твердо запомнить, что один моль любого вещества приблизительно 6,022*1023 молекул (либо атомов, либо ионов) этого вещества. Следовательно, любое количество любого вещества можно путем элементарных подсчетов представить в виде определенного количества молей. А для чего вообще было введено моля? Для облегчения расчетов. Ведь количество элементарных (молекул, атомов, ионов) даже в самом малом образце вещества просто колоссальное! Согласитесь, гораздо удобнее выражать количество веществ в молях, нежели в огромных с бесконечными рядами нулей!Молярная масса вещества определяется путем сложения молярных масс всех элементов, входящих в него, с учетом индексов. Например, надо определить молярную массу сульфата натрия безводного. Прежде всего, напишите его химическую формулу: Na2SО4. Произведите вычисления: 23*2 + 32 + 16*4 = 142 грамма/моль. Такова будет молярная масса этой соли.А если надо определить молярную массу простого вещества? Правило абсолютно же. Например, молярная масса кислорода О2 = 16*2 = 32 грамма/моль, молярная масса N2 = 14*2 = 28 граммов/моль и т.д. Еще проще определить молярную массу , молекула которого состоит из одного атома. Например, молярная масса натрия равна 23 /моль, серебра - 108 граммам/моль и т.д. Разумеется, здесь использованы округленные значения, для упрощения расчетов. Если большая точность, необходимо для того же натрия считать его относительную атомную массу равной не 23, а 22,98. Надо также помнить и , что величина молярной массы вещества зависит от его количественного и качественного состава. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные молярные массы.

Видео по теме

Совет 6: Как определить относительную молекулярную массу

Относительная молекулярная масса вещества - это величина, показывающая, во сколько раз масса одной молекулы данного вещества больше 1/12 массы изотопа углерода. По-другому, она может называться просто молекулярной массой. Каким образом можно найти относительную молекулярную массу ?

Вам понадобится

• Таблица Менделеева.

Инструкция

Все, что вам понадобится для этого – Таблица Менделеева и элементарная способность производить вычисления. Ведь относительная молекулярная масса – это сумма атомных масс элементов, входящих в состав интересующей вас . Разумеется, с учетом индексов каждого элемента. Атомная же масса каждого элемента указана в Таблице Менделеева наряду с другой важной информацией, причем с очень высокой точностью. Вам для этих целей вполне подойдут и округленные значения.

Теперь возьмите Таблицу Менделеева и определите атомные массы каждого элемента, входящего в ее состав. Таких элементов три: , сера, . Атомная масса (H) =1, атомная масса серы (S) =32, атомная масса кислорода (О) = 16. Учитывая индексы, просуммируйте: 2 + 32 + 64 = 98. Именно такова относительная молекулярная масса серной кислоты. Обратите внимание, что речь идет о приблизительном, округленном результате. Если же по какой-то причине требуется точность, то придется учесть, что атомная масса серы не ровно 32, а 32,06, водорода – не ровно 1, а 1,008 и т.д.

Обратите внимание

Если под рукой не окажется Таблицы Менделеева, относительную молекулярную массу того или иного вещества узнайте с помощью справочников по химии.

Полезный совет

Масса вещества в граммах, которая численно равна его относительной молекулярной массе, называется молем.

Относительная молекулярная масса вещества показывает, во сколько раз молекула данного вещества тяжелее 1/12 атома чистого углерода. Ее можно найти в том случае, если известна его химическая формула, используя периодическую таблицу элементов Менделеева. В ином случае, используйте другие способы нахождения молекулярной массы, учитывая, что она численно равна молярной массе вещества, выраженной в граммах на моль.

Вам понадобится

• - периодическая таблица химических элементов;
• - герметичный баллон;
• - весы;
• - манометр;
• - термометр.

Инструкция

Если известна вещества определите его молекулярную массу, используя периодическую таблицу химических элементов Менделеева. Для этого определите элементы, которые в формулу вещества. Затем, найдите их относительные атомные массы, которые записаны в таблице. Если атомная масса в таблице представлена дробным числом, округлите ее до ближайшего целого. Если содержит несколько атомов данного элемента, умножьте массу одного атома на их количество. Полученные атомные массы сложите и получите относительную молекулярную массу вещества.

Например, чтобы найти молекулярную массу серной H2SO4, найдите относительные атомные массы элементов, которые входят в формулу, соответственно , серы и кислорода Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16. Учитывая, что водорода в молекуле 2 атома, а кислорода 4 атома, рассчитайте молекулярную массу вещества Mr(H2SO4)=2 1+32+4∙16=98 атомных единиц массы.

В том случае, если известно количество вещества в молях ν и масса вещества m, выраженная в граммах, определите его молярную массу для этого массу поделите на количество вещества M=m/ν. Она будет численно равна его относительной молекулярной массе.

Если известно количество молекул вещества N, известной массы m, найдите его молярную массу. Она будет равна молекулярной массе, найдя отношение массы в граммах к количеству молекул вещества в этой массе, а результат умножьте на постоянную Авогадро NА=6,022^23 1/моль (M=m∙N/ NА).

Чтобы найти молекулярную массу неизвестного газа, найдите его массу в герметичном известного объема. Для этого откачайте газ из него, создав там вакуум. Взвесьте . Затем закачайте газ обратно и снова найдите его массу. Разность масс пустого и закачанного баллона и будет равна массе газа. Измерьте давление внутри баллона при помощи манометра в Паскалях, а в Кельвинах. Для этого измерьте температуру окружающего воздуха, она будет равна внутри баллона в градусах Цельсия, чтобы перевести ее в Кельвины, прибавьте к полученному значению 273.

Определите молярную массу газа, найдя произведение температуры T, массы газа m и универсальной газовой постоянной R (8,31). Полученное число поделите на значения давления P и объема V, измеренного в м³ (M=m 8,31 T/(P V)). Это число будет соответствовать молекулярной массе исследуемого газа.

Водород – первый элемент таблицы Менделеева и самый распространенный во Вселенной, поскольку именно из него, главным образом, состоят звезды. Он входит в состав жизненно необходимого для биологической жизни вещества – воды. Водород, как и любой другой химический элемент, обладает специфическими характеристиками, в том числе молярной массой.

Инструкция

Вспомните, молярная масса? Это – масса одного моля , то есть такого его количества, в котором находится примерно 6,022*10^23 элементарных частиц вещества (атомов, молекул, ионов). Это число носит называние «число Авогадро», и названо так в честь известного ученого Амедео Авогадро. Молярная масса вещества численно совпадает с его молекулярной массой, но имеет другую размерность: не атомные единицы массы (а.е.м.), а грамм/моль. Зная это, определить молярную массу водорода проще простого.

Какой имеет молекула водорода ? Она двухатомная, с формулой Н2. Сразу : рассматривается молекула, состоящяя из двух атомов самого легкого и распространенного водородного изотопа, протия, а не из более тяжелого

В международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль.

Моль - это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и др.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12 С.

Зная массу одного атома углерода (1,93310 -26 кг), можно вычислить число атомов N A в 0,012 кг углерода

N A = 0,012/1,93310 -26 = 6,0210 23 моль -1

6,0210 23 моль -1 называется постоянной Авогадро (обозначение N A , размерность 1/моль или моль -1). Она показывает число структурных единиц в моле любого вещества.

Молярная масса – величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества. Она имеет размерность кг/моль или г/моль. Обычно ее обозначают М.

В общем случае молярная масса вещества, выраженная в г/моль, численно равна относительной атомной (А) или относительной молекулярной массе (М) этого вещества. Например, относительные атомные и молекулярные массы С, Fe, O 2 , H 2 O соответственно равны 12, 56, 32, 18, а их молярные массы составляют соответственно 12 г/моль, 56 г/моль, 32 г/моль, 18 г/моль.

Следует отметить, что масса и количество вещества – понятия разные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества – в молях. Между массой вещества (m, г), количеством вещества (ν, моль) и молярной массой (М, г/моль) существуют простые соотношения

m = νM; ν = m/M; M = m/ν.

По этим формулам легко вычислить массу определенного количества вещества, либо определить число молей вещества в известной массе его, либо найти молярную массу вещества.

Относительная атомная и молекулярная массы

В химии традиционно применяют не абсолютные значения масс, а относительные. За единицу относительных атомных масс с 1961 г. принята атомная единица массы (сокращенно а.е.м.), представляющая собой 1/12 массы атома углерода-12, то есть изотопа углерода 12 С.

Относительной молекулярной массой (М r) вещества называется величина, равная отношению средней массы молекулы естественного изотопического состава вещества к 1/12 массы атома углерода 12 С.

Относительная молекулярная масса численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы, и легко подсчитывается по формуле вещества, например, формула вещества В х Д у С z , тогда

М r = хА В + уА Д + zА С.

Молекулярная масса имеет размерность а.е.м. и численно равна молярной массе (г/моль).

Газовые законы

Состояние газа полностью характеризуется его температурой, давлением, объемом, массой и молярной массой. Законы, которые связывают эти параметры, для всех газов очень близки, а абсолютно точны для идеального газа , у которого между частицами полностью отсутствует взаимодействие, и частицы которого представляют собой материальные точки.

Первые количественные исследования реакций между газами принадлежат французскому ученому Гей-Люссаку. Он является автором законов о тепловом расширении газов и закона объемных отношений. Эти законы были объяснены в 1811 году итальянским физиком А. Авогадро. Закон Авога́дро - одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объемах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул ».

Следствия из закона Авогадро:

1) молекулы большинства простых атомов двухатомны (Н 2 , О 2 и т.д.);

2) одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объем.

3) при нормальных условиях один моль любого газа занимает объем равный 22,4 дм 3 (л). Этот объем называетсямолярным объемом газа (V о) (нормальные условия - t о = 0 °С или

Т о =273 К, Р о = 101325 Па = 101,325 кПа = 760 мм. рт. ст. = 1 атм).

4) один моль любого вещества и атом любого элемента, независимо от условий и агрегатного состояния содержит одинаковое число молекул. Это число Авогадро (постоянная Авогадро) - опытным путем установлено, что это число равно

N A = 6,02213∙10 23 (молекул).

Таким образом: для газов 1 моль – 22,4 дм 3 (л) – 6,023∙10 23 молекул – М, г/моль ;

для вещества 1 моль – 6,023∙10 23 молекул – М, г/моль.

Исходя из закона Авогадро: при одном и том же давлении и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относятся как их мольные массы (М)

m 1 /m 2 = M 1 /M 2 = D,

где D - относительная плотность первого газа по второму.

Согласно закону Р. Бойля – Э. Мариотта , при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объёму газа

Р о /Р 1 = V 1 /V о или РV = const.

Это означает, что по мере возрастания давления объем газа уменьшается. Впервые этот закон был сформулирован в 1662 г. Р. Бойлем. Поскольку к его созданию причастен также французский ученый Э. Мариотт, в других странах, кроме Англии, этот закон называют двойным именем. Он представляет собой частный случай закона идеального газа (описывающего гипотетический газ, идеально подчиняющийся всем законам поведения газов).

По закону Ж. Гей-Люссака : при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т)

V 1 /T 1 = V о /T о или V/T = const.

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссак (объединенный газовый закон )

PV/T=P о V о /T о,

где Р и V - давление и объем газа при данной температуре Т; P о и V о - давление и объем газа при нормальных условиях (н.у.).

Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа) устанавливает соотношение массы (m, кг), температуры (Т, К), давления (Р, Па) и объема (V, м 3) газа с его мольной массой (М, кг/моль)

где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль К). Кроме этого газовая постоянная имеет еще два значения:Р – мм рт.ст., V – см 3 (мл), R = 62400 ;

Р – атм, V – дм 3 (л), R = 0,082 .

Парциа́льное давление (лат. partialis - частичный, от лат. pars - часть) - давление отдельно взятого компонента газовой смеси. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений ее компонентов.

Парциальное давление газа, растворенного в жидкости, является парциальным давлением того газа, который образовался бы в фазе газообразования в состоянии равновесия с жидкостью при той же температуре. Парциальное давление газа измеряется как термодинамическая активность молекул газа. Газы всегда будут вытекать из области с высоким парциальным давлением в область с более низким давлением; и чем больше разница, тем быстрее будет поток. Газы растворяются, диффундируют и реагируют соответственно их парциальному давлению и не обязательно зависимы от концентрации в газовой смеси. Закон сложения парциальных давлений был сформулирован в 1801 году Дж. Дальтоном. При этом правильное теоретическое обоснование, основанное на молекулярно-кинети-ческой теории, было сделано значительно позже. Законы Дальтона - два физических закона, определяющих суммарное давление и растворимость смеси газов и сформулированы им начале XIX века.