§ 25. Молярна маса

Пригадайте: зміст понять «кількість речовини» та «моль» (за § 24).

Взаємозв’язок між масою та кількістю речовини

Молекули — це частинки з певною, але все ж таки дуже маленькою масою. І якщо безпосередньо виміряти число молекул або кількість речовини неможливо, то масу одного моля речовини виміряти цілком реально. Таку масу називають молярною масою речовини.

Якщо ми знаємо кількість речовини n, що міститься в тому чи іншому зразку, та масу зразка m, то, розділивши масу на кількість речовини, отримуємо масу одного моля речовини, тобто молярну масу:

Молярна маса — це фізична величина, що дорівнює відношенню маси речовини до її кількості.

Молярну масу позначають великою літерою М і вимірюють у грамах на моль (г/моль).

Оскільки для зразка речовини кількістю 1 моль маса дорівнюватиме молярній масі, то:

Молярна маса — це маса речовини кількістю 1 моль.

Визначення молярної маси речовини

Молярна маса М, виражена в г/моль, чисельно дорівнює відносній молекулярній масі М_r. Для простих речовин атомної будови молярна маса чисельно дорівнює відносній атомній масі.

Хоча молярна маса М і відносна молекулярна маса М_r мають однакові чисельні значення, між ними є дві суттєві розбіжності:

• молярна маса характеризує масу одного моля речовини, тоді як відносна молекулярна маса — масу однієї молекули;

• молярна маса не є відносною величиною й, на відміну від відносної молекулярної маси, має одиницю вимірювання — г/моль.

Різні речовини складаються з різних молекул, які мають різні маси. Отже, якщо взяти різні речовини в кількості 1 моль, легко помітити, що вони мають різну масу й займають різний об’єм (мал. 25.1). Так, один моль цукру має масу 342 г, а один моль води важить 18 г — це лише дві неповні столові ложки. У чому ж тоді подібність цих зразків речовин? У них міститься приблизно однакове число молекул, з яких вони складаються. У двох столових ложках (18 г) води міститься стільки ж молекул води Н₂O, скільки молекул сахарози С₁₂Н₂₂O₁₁ у 342 г цукрового піску, а саме 6,022 · 10 23 молекул.

Мал. 25.1. Деякі речовини, взяті в кількості 1 моль: а — вода; б — кухонна сіль; в — сульфатна кислота; г — цукор

Очевидно, що чим більша маса однієї молекули, тим більша молярна маса речовини.

Використовуючи число Авогадро, легко довести, що відносна молекулярна маса та молярна маса чисельно мають бути рівними. Речовина кількістю 1 моль містить 6,02 · 10 23 молекул, тому молярна маса (маса одного моля речовини) дорівнює масі однієї молекули (у грамах), помноженій на сталу Авогадро:

Масу молекули можна також обчислити, знаючи відносну молекулярну масу М_r речовини:

Якщо об’єднати ці два рівняння, пам’ятаючи, що добуток атомної одиниці маси на число Авогадро дорівнює одиниці, одержуємо:

Найбільшу серед відомих речовин молекулярну масу має білок тітин, молекулярна формула якого С₁₃₂₉₈₃Н₂₁₁₈₆₁N₃₆₁₄₉О₄₀₈₈₃S₆₉₃. Його молярна маса дорівнює 2 993 442 г/моль, тобто 1 моль речовини важить майже 3 тонни.

Розрахунки з використанням молярної маси

Для того щоб обчислити кількість речовини, достатньо знати масу m цієї речовини та її молярну масу М:

За цією формулою можна обчислити масу речовини в грамах:

Нарешті, якщо відомі й маса, і кількість речовини, то можна визначити її молярну масу:

Усі ці формули використовують для хімічних розрахунків.

Задача 1. Обчисліть молярну масу кальцинованої соди Na₂CO₃.

Знаходимо відносну молекулярну масу кальцинованої соди:

Молярна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі, отже: M(Na₂CO₃) = 106 г/моль.

Задача 2. Обчисліть масу кальцинованої соди кількістю речовини 0,5 моль.

Задача 3. Яка кількість речовини міститься у воді масою 1 кг?

Задача 4. Обчисліть число атомів Сульфуру в зразку сірки масою 8 г.

1. Молярна маса — це фізична величина, що дорівнює відношенню маси речовини до її кількості. Молярна маса — це маса речовини кількістю 1 моль.

2. Молярна маса речовини чисельно дорівнює відносній молекулярній масі. Її позначають буквою М і вимірюють у грамах на моль (г/моль).

Контрольні запитання

1. Дайте визначення молярній масі речовини.

2. У яких одиницях вимірюють молярну масу?

3. Як за хімічною формулою речовини визначити її молярну масу?

4. Що спільного й відмінного між поняттями «молярна маса» і «відносна молекулярна маса»? Поясніть на конкретних прикладах.

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Молярна маса кисню дорівнює: а) 16 г/моль; б) 32 г/моль; в) 48 г/моль.

2. Обчисліть масу; а) водню кількістю 2 моль; б) кисню кількістю 3 моль; в) води кількістю 5 моль.

3. Обчисліть масу; а) 1,204 · 10 22 атомів Цинку; б) 1,806 · 10 24 молекул кисню; в) 6,02 · 10 21 молекул сульфатної кислоти H₂SO₄.

5. Обчисліть кількість речовини: а) у 7 г заліза; б) 21 г азоту; в) 500 г крейди СаСO₃; г) 10 кг харчової (питної) соди NaHCO₃.

6. Які маси води, цукру C₁₂Η₂₂Ο₁₁, золота необхідно взяти, щоб кожної речовини було по 5 моль?

7. Визначте молярну масу простої речовини, якщо: а) 7 моль її мають масу 444,5 г; б) 3,5 моль її мають масу 84 г; в) 0,25 моль її мають масу 8 г. Назвіть ці речовини.

8. Обчисліть, маса якого зі зразків речовини більша: а) 3 моль кисню чи 2 моль азоту; б) 5 моль води чи 1,4 моль хлору; в) 1 моль негашеного вапна СаО чи 1 моль паленої магнезії МgО?

9. Обчисліть число молекул води, що міститься в склянці об’ємом 200 мл.

10. Обчисліть кількість речовини та число атомів Оксигену, що міститься: а) у 3 моль сірчистого газу SO₂; б) 40 г мідної окалини СuО.

11. Де міститься більше молекул — у 100 г кисню O₂ чи в 100 г озону О₃?

12. Зразок нітратної кислоти HNO₃ має масу 122 г. Обчисліть у цьому зразку кількість речовини: а) нітратної кислоти; б) атомів Нітрогену; в) атомів Гідрогену; г) атомів Оксигену.

13. Зразок сполуки Карбону з Гідрогеном масою 0,8 г містить 0,05 моль речовини. Обчисліть молярну масу цієї речовини та визначте її формулу.

§ 22. Молярна маса. Обчислення за хімічною формулою маси даної кількості речовини та кількості речовини за відомою масою

МОЛЯРНА МАСА. Поняття молярної маси введено для визначення співвідношення кількості речовини (n) і маси (m), що характеризують порцію речовини.

Молярна маса (М) — це відношення маси деякої порції речовини до кількості речовини в цій порції.

Знаючи масу порції речовини та кількість речовини в ній, за цією формулою обчислюють молярну масу речовини.

Пригадайте із 7 класу, як обчислити відносну молекулярну масу речовини.

ЯК ОБЧИСЛЮЮТЬ МОЛЯРНУ МАСУ РЕЧОВИНИ.

Приклад 1. Обчисліть молярну масу речовини, порція якої кількістю речовини 0,5 моль має масу 40 г.

Якщо взяти порції різних речовин, маси яких дорівнюють їх відносним молекулярним масам, наприклад, 12 г вуглецю (С), 18 г води (Н₂О), 58,5 г натрій хлориду (NaCl), і масу кожної порції поділити на абсолютну масу формульної одиниці речовини, то в усіх випадках частка від ділення становитиме 6,02 • 10 23 , тобто дорівнюватиме сталій Авогадро.

Незважаючи на різну відносну молекулярну масу М_r речовин, у їх порціях масою, що чисельно дорівнює відносній молекулярній масі речовин, міститься однакова кількість структурних частинок, яка чисельно дорівнює сталій Авогадро (6,02 • 10 23 ). Це має важливе значення для проведення обчислень молярної маси речовини за її хімічною формулою.

Щоб обчислити молярну масу речовини, спершу необхідно обчислити відносну молекулярну масу речовини за хімічною формулою. Після цього знайдене число слід перевести в одиниці молярної маси, тобто в г/моль.

Приклад 2. Обчисліть молярну масу карбон(ІV) оксиду СО₂. Спочатку обчислюємо відносну молекулярну масу карбон(ІV) оксиду:

Записуємо значення молярної маси карбон(ІV) оксиду:

Отже, 1 моль карбон(ІV) оксиду СО₂ — речовини молекулярної будови — має масу 44 г, і в ньому міститься 6,02 • 10 23 молекул.

Приклад 3. Обчисліть молярну масу купрум(ІІ) оксиду СuО. Спочатку обчислюємо відносну молекулярну масу купрум(ІІ) оксиду:

Записуємо значення молярної маси купрум(ІІ) оксиду:

Отже, 1 моль купрум(ІІ) оксиду СuО — речовини немолекулярної будови — має масу 80 г і також містить 6,02 • 10 23 формульних одиниць речовини СuО.

Маса одного моля будь-якої речовини дорівнює її відносній молекулярній масі й містить сталу Авогадро формульних одиниць речовини.

ОБЧИСЛЕННЯ ЗА ХІМІЧНОЮ ФОРМУЛОЮ МАСИ ДАНОЇ КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ. Ці обчислення здійснюють на основі формули:

Виходячи з цієї формули, маса порції речовини дорівнює добутку молярної маси речовини на кількість речовини:

Приклад 4. Обчисліть масу порції сульфур(VІ) оксиду кількістю речовини 4 моль.

ОБЧИСЛЕННЯ КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ ЗА ВІДОМОЮ МАСОЮ РЕЧОВИНИ. Якщо відомі маса порції речовини та молярна маса речовини, кількість речовини обчислюють за формулою:

Приклад 5. Обчисліть кількість речовини в порції алюміній оксиду Аl₂О₃ масою 20,4 г.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Напевно, у кожного з вас удома є мірний посуд для сипких чи рідких речовин, а також прилади для зважування.

Завдання 1. Скориставшись мірним посудом та приладом для зважування, відміряйте порції кількох речовин, формули яких вам відомі (наприклад, кухонна сіль, питна сода, цукор, вода тощо), кількістю речовини 1 моль.

Завдання 2. Порівняйте маси порцій і з’ясуйте, 1 моль якої з речовин найлегший, а якої — найважчий; якої речовини візуально найбільше.

Поміркуйте, чому, складаючись із однакової кількості формульних одиниць, відміряні вами порції речовин різняться за масою.

Сторінка ерудита

Дізнаємось, як можна встановлювати формулу бінарної речовини, користуючись величиною «кількість речовини».

Приклад. У порції бінарної речовини масою 5,82 г уміст Цинку становить 3,9 г, а Сульфуру — 1,92 г. Установіть формулу речовини, якщо різниця між молярною масою кальцій карбонату СаСО₃ та молярною масою шуканої речовини дорівнює 3 г/моль.

Стисло про основне

• Молярна маса М — це маса одного моля речовини. Чисельно вона дорівнює її відносній молекулярній масі. Одиниця вимірювання молярної маси — г/моль.

• Один моль речовини будь-якої будови містить сталу Авогадро (6,02 • 10 23 ) її формульних одиниць.

Знаємо, розуміємо

1. Що називають молярною масою речовини?

2. Яка залежність існує між молярною масою і відносною молекулярною масою речовини?

3. За якою формулою можна обчислити молярну масу речовини, якщо відомі маса та кількість речовини в порції речовини?

Застосовуємо

57. Обчисліть молярну масу речовин за такими даними:

• а) порція речовини має масу 22,4 г, що відповідає кількості речовини 0,4 моль;
• б) порція речовини має масу 120 г, що відповідає кількості речовини 3 моль.

58. Обчисліть кількість речовини в порції леткої сполуки Карбону з Гідрогеном масою 8 г.

59. Увідповідніть формули речовин і їхні молярні маси.

Формула речовини

Молярна маса

Молярна маса пропану (c3h8), формула і приклади

Пропан – складна речовина органічної природи. Представник гомологічного ряду класу алканів (граничні / насичені вуглеводні).

Будова молекули представлено на рис. 1. У звичайних умовах пропан є газ без кольору і запаху малорозчинний у воді. Утворює з повітрям вибухонебезпечні суміші.

Мал. 1. Будова молекули пропану.

Брутто-формула пропану – C3 H8. Як відомо, молекулярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (значення відносних атомних мас, узятих з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел).

Mr (C3 H8) = 3 × 12 + 8 × 1 = 36 + 8 = 44.

Молярна маса (М) – це маса 1 моль речовини. Легко показати, що чисельні значення молярної маси М і відносної молекулярної маси Mr рівні, однак перша величина має розмірність [M] = г / моль, а друга безрозмірна:

Це означає, що молярна маса пропану дорівнює 44 г / моль.

Приклади розв’язання задач

Складіть формулу сполуки сірки з киснем, якщо масові частки елементів в ньому: ω (S) = 40%, ω (O) = 60%.

Масова частка елемента Х в молекулі складу НХ розраховується за такою формулою:

Позначимо кількість моль елементів, що входять до складу з’єднання за «х» (сірка) і «у» (кисень). Тоді, мольное ставлення буде виглядати наступним чином (значення відносних атомних мас, узятих з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва округлимо до цілих чисел):

Значить формула сполуки сірки з киснем матиме вигляд SO3. Це оксид сірки (VI).

Обчисліть, яка маса оксиду магнію вийде при згорянні магнію в 6,4 г кисню?

Запишемо рівняння реакції взаємодії магнію з киснем:

Обчислимо кількість речовини кисню за формулою:

Для цього необхідно вказати молярну масу кисню (значення відносної атомної маси, взяте з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, округлимо до цілого числа). Як відомо, молярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (M = Mr):

M (O2) = 2 × Ar (O) = 2 × 16 = 32 г / моль.

Тоді, кількість речовини кисню дорівнюватиме:

Відповідно до рівняння реакції n (O2): n (MgO) = 1. 2, значить:

n (MgO) = 2 × n (O2) = 2 × 0,2 = 0,4 моль.

Знайдемо молярну масу оксиду магнію (допущення, вказане при розрахунку молярної маси кисню дійсно і в даному випадку):

M (MgO) = Ar (Mg) + Ar (O) = 24 + 16 = 40 г / моль.

Визначимо масу оксиду магнію:

Схожі статті