Как определяется молярная масса. Старт в науке

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

При изучение химии и физики важную роль играют такие понятия как «атом», «относительная атомная и молярная массы химического элемента». Казалось бы, ничего нового в этой области уже давно не открывается. Однако, Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) ежегодно уточняет значения атомных масс химических элементов. За последние 20 лет были скорректированы атомные массы 36 элементов, причем 18 из них не имеют изотопов.

Принимая участие во Всероссийском очном туре олимпиады по естествознанию, нам была предложена задача следующего содержания: «Предложите способ определения молярной массы вещества в условиях школьной лаборатории».

Данное задание было чисто теоретическим и я успешно с ним справилась. Вот я и решила экспериментально, в условиях школьной лаборатории, рассчитать молярную массу вещества.

Цель:

Определить экспериментально молярную массу вещества в условиях школьной лаборатории.

Задачи:

Изучить научную литературу, в которой рассказывается о способах вычисления относительной атомной и молярной массы.

Экспериментально определить молярную массу вещества, находящихся в газообразном и твердом состояниях, с помощью физических методов.

Сделать выводы.

II. Основная часть

Основные понятия:

Относительная атомная масса - это масса химического элемента, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.). За 1 а.е.м. принята 1/12 часть массы изотопа углерода с атомным весом 12. 1 а.е.м.=1,6605655·10 -27 кг.

Относительная атомная масса - показывает во сколько раз масса данного атома химического элемента больше 1/12 массы изотопа 12 С.

Изотопы - атомы одного химического элемента, имеющие разное количество нейтронов, и одинаковое число протонов в ядре, следовательно, имеющие разные относительные атомные массы.

Молярная масса вещества — эта масса вещества, взятого в количестве 1 моль.

1 моль - это такое количество вещества, которое содержит столько же атомов (молекул), сколько их содержится в 12г углерода.

Удельная теплоемкость вещества - это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить тему массой 1кг, чтобы изменить его температуру на 1 0 С.

Теплоемкость- это произведение удельной теплоемкости вещества и его массы.

История определения атомных масс химических элементов:

Проанализировав различные источники литературы об истории определения относительных атомных масс различных химических элементов, я решил свести данные в таблицу, что достаточно удобно, т.к. в различных источниках литературы сведения даются расплывчато:

ФИО ученого, год	Вклад в изучение и определение относительных атомных масс	Примечание
Джон Дальтон	Понятно, что непосредственно взвесить атомы невозможно. Дальтон рассуждал только о «соотношении весов мельчайших частиц газообразных и других тел», то есть об относительных их массах. В качестве единицы массы Дальтон принял массу атома водорода, а для нахождения масс других атомов он использовал найденные разными исследователями процентные составы различных соединений водорода с другими элементами. Дальтон составил первую в мире таблицу относительных атомных масс некоторых элементов.
Уильям Праут (англ.)	Высказал предположение, что из самого легкого элемента - водорода путем конденсации могли возникнуть все остальные элементы. В этом случае атомные массы всех элементов должны быть кратны массе атома водорода. За единицу атомной массы он предлагал выбрать водород.	Только в последую- щие годы оказалось, что гипотеза Праута фактически подтверди- лась: все элементы действите-льно образова-лись при взрыве сверхновых звезд из ядер атомов водорода - протонов, а также нейтронов.
1819 Дюлонг П.И., А.Т.Пти:	Эмпирическое правило: произведение атомной массы на теплоемкость - величина постоянная. Правило до сих пор используется для определения относительной атомной массы некоторых веществ	Берцелиус на основании правила исправил некоторые атомные массы металлов
Стас, Ричардс	Уточнение относительной атомной массы некоторых элементов.
С. Ка-ниццаро	Определение относительной атомной массы некоторых элементов через определение известные относительные молекулярные массы летучих соединений элементов
Стас, Бельгия	Предложил изменить атомную единицу массы и выбрать в качестве нового стандарта атом кислорода. Масса атома кислорода принималась равной 16,000 единицей измерения стала 1/16 этой массы кислорода.
	Полное опровержение гипотезы Праута на основании определения соотношения масс химических элементов в некоторых соединениях
Д.И.Менделеев	Определил и исправил на основе периодической таблицы относительные атомные массы некоторых известных и еще не открытых химических элементов.
	Была утверждена так называемая кислородная шкала, где за эталон принималась масса атома кислорода
Теодор Уильям Ричардс	В начале 20 в. очень точно определил атомные массы 25 химических элементов и исправил ошибки, допущенные ранее другими химиками.
	Создан масс-спектограф для определения относительных атомных масс
	За атомную единицу массы (а.е.м.) была принята 1/12 массы изотопа углерода 12С (углеродная единица). (1 а.е.м., или 1D (дальтон), в СИ-единицах массы составляет 1,6605710-27 кг.)

Зная относительную атомную массу атома, можно определить молярную массу вещества: М= Аr·10̄ ³ кг/моль

Способы определения молекулярных масс элементов:

Атомную и молекулярную массу можно определить либо физическими, либо химическими методами. Химические методы отличаются тем, что на одном из этапов в них фигурируют не сами атомы, а их комбинации.

Физические методы:

1 способ. Закон Дюлога и Пти

В 1819 г. Дюлонг совместно с А.Т. Пти, установил закон теплоёмкости твёрдых тел, согласно которому произведение удельных теплоёмкостей простых твёрдых тел на относительную атомную массу образующих элементов есть величина приблизительно постоянная (в современных единицах измерения равная примерно Сv·Аr = 25,12 Дж/(г.К)); ныне это соотношение носит название «закон Дюлонга - Пти». Закон удельной теплоёмкости, довольно долгое время остававшийся незамеченным современниками, послужил впоследствии основой метода приближённой оценки атомных масс тяжёлых элементов. Из закона Дюлонга и Пти следует, что разделив 25,12 на удельную теплоёмкость простого вещества, легко определяемую экспериментально, можно найти приблизительное значение относительной атомной массы данного элемента. А зная относительную атомную массу элемента, можно определить молярную массу вещества.

М=Мr·10̵ ³ кг/моль

На начальном этапе развития физики и химии удельную теплоемкость элемента было легче определить, чем многие другие параметры, поэтому при помощи этого закона устанавливали приблизительные значения ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АТОМНОЙ МАССЫ.

Значит, Ar=25,12/c

с- удельная теплоемкость вещества

Для определения удельной теплоемкости твердого тела, проведем следующий опыт:

Q1=c1m1(t-t1 ), где Q1- количество теплоты, отданное водой в результате теплообмена, с1 -удельная теплоемкость воды (табличная величина), m1 - масса воды, t -конечная температура, t 1 - начальная температура воды, Q2=c2m2(t-t2 ), где Q2- количество теплоты, полученное твердым телом в результате теплообмена, с2 -удельная теплоемкость вещества (нужно определить), m2 - масса вещества, t 2 - начальная температура исследуемого тела, т.к. уравнение теплового баланса имеет вид: Q1 + Q2 = 0 ,

тогда c2 = c1m1(t-t1) /(- m2(t-t2 ))

						c, Дж/ (кг 0 К)

Среднее значение относительной атомной массы вещества получилось

Аr = 26, 5 а.е.м.

Следовательно, молярная масс а равна М =0,0265 кг/моль .

Твердое тело- алюминиевый брусок

2 способ. Рассчитаем молярную массу воздуха.

Используя, условие равновесия системы, можно так же рассчитать молярную массу вещества, например газа, например воздуха.

Fa = Fтяж (сила Архимеда, действующая на воздушный шар уравновешивается суммарной силой тяжестью, действующей на оболочку шара, газ, находящийся в шаре, и груз, подвешенный к шару.). Конечно учитывая, что шар завис в воздухе (он не подымается и не опускается).

Fa - сила Архимеда, действующая на шарик, находящийся в воздухе

Fa =ρвg Vш

ρв - плотноть воздуха

F1 - сила тяжести, действующая на оболочку шара и газ (гелий), находящийся внутри шара

F1=mоб·g + mгел · g

F2 - сила тяжести, действующая на на груз

F2=mгр·g

Получим формулу: ρвg Vш = mоб·g + mгел · g + mгр·g (1)

Воспользуемся формулой Менделеева-Клапейрона для расчета молярной массы воздуха:

Выразим молярную массу воздуха:

В уравнение (3) подставим вместо плотности воздуха уравнение (2). Итак, мы получили формулу для расчета молярной массы воздуха:

Следовательно, чтобы найти молярную массу воздуха, нужно измерить:

1) массу груза

2) массу гелия

3) массу оболочки

4) температуру воздуха

5) давление воздуха (атмосферное давление)

6) объем шара

R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль·К )

Барометр показал атмосферное давление

равное ра =96000Па

Температура воздуха в помещении:

Т=23 +273=297К

Массу груза и массу оболочки шара мы определили с помощью электронных весов:

mгр =8,02г

масса оболочки шара:

mоб = 3,15г

Объем шара мы определили двумя способами:

а) наш шарик оказался круглым. Измерив в нескольких местах длину окружности обхвата шарика, мы определили радиус шара. А затем и его объем: V=4/3·πR³

L=2πR, Lср= 85,8см= 0,858м, следовательно R=0,137м

Vш= 0,0107м³

б) налили воду в ведро до самого края, предварительно поставив его с ванночку для слива воды. Опустили полностью в воду шарик, часть воды вылилась в ванночку под ведром, измерив объем вылитой воды из ведра, мы определили объем воздушного шарика: Vводы=Vш= 0,011м³

(Ша рик на рисунке ближе находился к фотокамере, поэтому кажется большего размера)

Итак, для расчета мы взяли среднее значение объемы шарика:

Vш= 0,0109м³

Массу гелия в определим с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона, учитывая, что температура гелия равна температуре воздуха, а давление гелия внутри шарика равно атмосферному.

Молярная масса гелия 0,004 кг/моль:

mгел = 0,00169 кг

Подставив все результаты измерения в формулу (4), получим значение молярной массы воздуха:

М= 0,030 кг/моль

(табл значение молярной массы

воздуха 0,029 кг/моль)

Вывод: в школьной лаборатории можно определить физическими методами относительную атомную массу химического элемента и молярную массу вещества. Проделав данную работу, я многое узнала о способах определения относительной атомной массы. Конечно, многие способы недоступны для школьной лаборатории, но, тем не менее, даже используя элементарное оборудование, я смога экспериментально физическими способами определить относительную атомную массу химического элемента и молярную массу вещества. Следовательно, цель и задачи, поставленные в этой работе, я выполнила.

Список использованной литературы

alhimik.ru

alhimikov.net

https://ru.wikipedia.org/wiki/Молярная_масса

Г. И. Дерябина, Г. В. Кантария. 2.2.Моль,молярная масса. Органическая химия: вебучебник.

http://kf.info.urfu.ru/glavnaja/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Молярная_масса h

В химии не используют значения абсолютных масс молекул, а пользуются величиной относительная молекулярная масса. Она показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома углерода. Эту величину обозначают M r .

Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс входящих в нее атомов. Вычислим относительную молекулярную массу воды.

Вы знаете, что в состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода. Тогда ее относительная молекулярная масса будет равна сумме произведений относительной атомной массы каждого химического элемента на число его атомов в молекуле воды:

Зная относительные молекулярные массы газообразных веществ, можно сравнивать их плотности, т. е. вычислять относительную плотность одного газа по другому - D(А/Б). Относительная плотность газа А по газу Б равна отношению их относительных молекулярных масс:

Вычислим относительную плотность углекислого газа по водороду:

Теперь вычисляем относительную плотность углекислого газа по водороду:

D(угл. г./водор.) = M r (угл. г.) : M r (водор.) = 44:2 = 22.

Таким образом, углекислый газ в 22 раза тяжелее водорода.

Как известно, закон Авогадро применим только к газообразным веществам. Но химикам необходимо иметь представление о количестве молекул и в порциях жидких или твердых веществ. Поэтому для сопоставления числа молекул в веществах химиками была введена величина - молярная масса .

Молярная масса обозначается М , она численно равна относительной молекулярной массе.

Отношение массы вещества к его молярной массе называется количеством вещества .

Количество вещества обозначается n . Это количественная характеристика порции вещества, наряду с массой и объемом. Измеряется количество вещества в молях.

Слово «моль» происходит от слова «молекула». Число молекул в равных количествах вещества одинаково.

Экспериментально установлено, что 1 моль вещества содержит частиц (например, молекул). Это число называется числом Авогадро. А если к нему добавить единицу измерения - 1/моль, то это будет физическая величина - постоянная Авогадро, которая обозначается N А.

Молярная масса измеряется в г/моль. Физический смысл молярной массы в том, что эта масса 1 моль вещества.

В соответствии с законом Авогадро, 1 моль любого газа будет занимать один и тот же объем. Объем одного моля газа называется молярным объемом и обозначается V n .

При нормальных условиях (а это 0 °С и нормальное давление - 1 атм. или 760 мм рт. ст. или 101,3 кПа) молярный объем равен 22,4 л/моль.

Тогда количество вещества газа при н.у. можно вычислить как отношение объема газа к молярному объему.

ЗАДАЧА 1 . Какое количество вещества соответствует 180 г воды?

ЗАДАЧА 2. Вычислим объем при н.у., который займет углекислый газ количеством 6 моль.

Список литературы

Сборник задач и упражнений по химии: 8-й класс: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия, 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2006. (с. 29-34)
Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 27-32)
Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§§ 12, 13)
Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобр.учрежд. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§§ 10, 17)
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().
Тесты по химии (онлайн) ().

Домашнее задание

1. с.69 № 3; с.73 №№ 1, 2, 4 из учебника «Химия: 8-й класс» (П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005).

2. №№ 65, 66, 71, 72 из Сборника задач и упражнений по химии: 8-й класс: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия, 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2006.

Инструкция

Единицей молекулярной массы является 1/12 массы атома , которая условно принята за 12. Молекулярная масса суммарной относительной атомной массе всех атомов, входящих в молекулу, и её очень легко рассчитать.

А есть самый простой вариант, если вам известна вещества. Возьмите таблицу Менделеева, посмотрите молекулярную массу каждого элемента, входящего в . Например, у водорода она равна 1, – 16. А чтобы найти молекулярную массу всего вещества (возьмём для примера воду, которая состоит из двух молекул водорода и одной ) просто сложите массы всех входящих в него элементов. Для воды: M(H2O) = 2M(H)+M(O) = 2 1+16 = 18 а. е. м.

Полезный совет

Как видим, найти молекулярную массу можно очень просто. Главное не путайте её с молярной массой вещества – они численно равны между собой, но имеют различные единицы измерения и физический смысл.

Источники:

Определить молекулярную формулу углеводорода, если

Видео по теме

Источники:

Опыт работы учителем

Для того чтобы определить массу атома , найдите молярную массу одноатомного вещества, используя таблицу Менделеева. Затем эту массу поделите на число Авогадро (6,022 10^(23)). Это и будет масса атома, в тех единицах, в которых измерялась молярная масса. Масса атома газа находится через его объем, который легко измерить.

Вам понадобится

Для определения массы атома вещества возьмите таблицу Менделеева, рулетку или линейку, манометр, термометр.

Инструкция

Определение массы атома твердого тела или Для определения массы атома вещества, определите его (из каких оно состоит). В таблице Менделеева найдите ячейку, в которой описывается соответствующий элемент. Найдите массу одного моля этого вещества в граммах на моль, которая находится в этой ячейке (это число соответствует массе атома в атомных единицах массы). Поделите молярную массу вещества на 6,022 10^(23) (число Авогадро), результатом будет данного вещества в граммах. Можно определить массу атома и другим способом. Для этого атомную массу вещества в атомных единицах массы взятую в таблице Менделеева умножьте на число 1,66 10^(-24). Получите массу одного атома в граммах.

Определение массы атома газа В том случае, если в сосуде есть газ неизвестной , определите его массу в граммах, взвесив пустой сосуд и сосуд с газом, и найдите разность их масс. После этого измерьте объем сосуда с помощью линейки или рулетки, с последующим произведением расчетов или другими методами. Результат выразите в . Манометром измерьте давление газа внутри сосуда , и измерьте его температуру термометром. Если шкала термометра проградуирована в Цельсия, определите значение температуры в Кельвинах. Для этого к значению температуры на шкале термометра прибавьте число 273.

Определение молярной массы вещества по массе молекулы Если известна масса одной молекулы в граммах, умножьте ее на число Авогадро 6,022 10^(23), которое равно количеству молекул в одном моле вещества. Результатом будет вещества в граммах на моль. Найдя ее в таблице Менделеева, при необходимости определите само вещество, если оно простое (состоит из одноатомной молекулы).

Определение молярной массы газа Возьмите сосуд известного объема и запустите в него некоторую массу газа. Для этого сначала откачайте газ из него, и взвесьте, а затем закачайте газ, и снова взвесьте. После этого измерьте давление газа в паскалях при помощи и его температуру термометром. Чтобы Цельсия перевести в , прибавьте к ним 273. Для того чтобы найти молярную массу, преобразовав уравнение Клапейрона-Менделеева, возьмите значение массы газа в граммах, умножьте его на температуру и число 8,31, которое является универсальной . Получившееся число последовательно поделите на давление в кубических метрах (M=m 8,31 T/(P V)). Результатом будет молярная масса газа в граммах на моль.

Видео по теме

Источники:

молярные массы веществ таблица

Для того, чтобы найти молярную массу вещества , определите его химическую формулу и с помощью периодической таблицы Менделеева рассчитайте его молекулярную массу . Она численно равна молярной массе вещества в граммах на моль. Если известна масса одной молекулы вещества , переведите ее в граммы и умножьте на 6,022 10^23 (число Авогадро). Молярную массу газа можно найти, используя уравнение состояния идеального газа.

Вам понадобится

таблица Менделеева, манометр, термометр, весы.

Инструкция

Определение молярной массы по химической формуле. Найдите элементы в периодической таблице Менделеева, которые соответствуют атомам, из состоит молекула вещества . Если молекула вещества одноатомная, то это и будет его . Если нет, найдите атомную каждого элемента, и сложите эти массы. Результатом будет молярная масса вещества , выраженная в граммах на моль.

Определение молярной массы вещества по массе одной молекулы. В том случае, если известна масса одной молекулы, переведите ее в , затем умножьте на количество молекул в одном моле любого вещества , которое 6,022 10^23 (число Авогадро). Получите молярную массу вещества в граммах на моль.

Определение молярной массы газа. Возьмите баллон, который может герметично закрываться с заранее известным объемом, который переведите в . С помощью насоса откачайте с него газ, и взвесьте на весах пустой баллон. Затем заполните его газом, молярная масса которого измеряется. Снова взвесьте баллон. Разница в массах пустого и закачанного газом баллона будет массе газа, выразите ее в граммах.
С помощью манометра измерьте давление газа внутри баллона, для этого присоедините его к отверстию для закачки газа. Можно сразу использовать баллон с вмонтированным манометром, чтобы оперативно контролировать показатели давления. Давление измеряйте в паскалях.

Подождите некоторое время для того, чтобы газа внутри баллона сравнялась с температурой окружающей среды, и измерьте ее термометром. Показатель из градусов Цельсия переведите в кельвины, для чего прибавьте к измеренному значению число 273.
Массу газа умножьте на температуру и универсальную газовую постоянную (8,31). Полученное число последовательно поделите на значения давления и объема (M=m 8,31 T/(P V)). Результатом будет молярная масса газа в граммах на моль.

Источники:

определение молярной массы

Молекулярная масса представляет собой молекулярный вес, который также можно назвать значением массы молекулы. Выражается молекулярная масса в атомных единицах массы. Если разобрать значение молекулярной массы по частям, то получится, что сумма масс всех атомов, входящих в состав молекулы и представляет собой её молекулярную массу . Если говорить о единицах измерения массы, то преимущественно все измерения производятся в граммах.

Инструкция

Само молекулярной массы связано с понятием молекулы. Но нельзя сказать, что это условие можно применить только к таким , где молекула, например, водорода , находится отдельно. Для случаев, когда молекулы не отдельно от остальных, а в тесной взаимосвязи, все вышеперечисленные условия и определения также действительны.

Для начала, чтобы определить массу водорода , вам потребуется -либо , в состав которого водород и из которого его можно будет несложно выделить. Это может быть какой-либо спиртовой раствор или другая смесь, часть компонентов которой при определённых меняет своё состояние и легко освобождает раствор от своего присутствия. Найдите раствор, из которого можно и спарить необходимые или ненужные вещества при помощи нагревания. Это самый лёгкий способ. Теперь определитесь, будете вы испарять вещество, которое вам не нужно или же это будет водород, молекулярную массу которого вы и планируете измерять. Если испарится ненужное вещество - ничего страшного, чтобы оно было не токсично. в случае же испарения искомого вещества, вам необходимо оборудование, что все испарения сохранились в колбе.

После того, как вы отделили от состава всё ненужное, приступайте к измерениям. Для этого вам подойдёт число Авогадро. Именно с его помощью вы сможете вычислить относительную атомную и молекулярную массу водорода . Найдите все необходимые параметры водорода которые присутствуют в любой таблице, определите плотность полученного газа, так как она пригодится для одной из формул. Затем подставьте все полученные результаты и, если необходимо, поменяйте единицу измерения на , о чём уже говорилось выше.

Понятие молекулярной массы наиболее актуально для случаев, когда речь идёт о полимерах. Именно для них важнее вводить понятие средней молекулярной массы, ввиду неоднородности входящих в их состав молекул. Также по средней величине молекулярной массы можно судить о том, насколько высока степень полимеризации того или иного вещества.

Видео по теме

Молекулярная масса - это масса молекулы какого-либо вещества, выраженная в атомных единицах. Часто возникает задача: определить молекулярную массу. Как это можно сделать?

Инструкция

Если вам известна , то задача решается элементарно. Понадобится только Таблица Менделеева. Например, требуется найти молекулярную массу хлористого . Напишите формулу вещества: CaCl2. По таблице Менделеева установите атомную массу каждого элемента, входящего в ее состав. Для кальция она равна (округленно) 40, для (также округленно) – 35,5. С учетом индекса 2 найдите: 40 + 35,5*2 = 111 а.е.м. (атомных единиц массы).

А как быть в случаях, когда точная вещества неизвестна? Тут можно действовать разными путями. Один из наиболее эффективных (и в то же время, простых) – так называемый «метод осмотического давления». Он основан осмоса, заключающегося в том, что молекулы растворителя могут проникать через полунепроницаемую , в то время как молекулы растворенного вещества сквозь нее проникнуть не могут. Величину осмотического давления можно измерить, и оно прямо пропорционально концентрации молекул исследуемого вещества (то есть их количеству в единице объема раствора).

Некоторым хорошо знакомо универсально уравнение Менделеева-Клапейрона, описывающее состояние так называемого «идеального газа». Оно имеет такой вид: PVm = MRT. Формула Вант-Гоффа очень похожа на него: P = CRT, где P – осмотическое давление, С – молярная концентрация растворенного вещества, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура в градусах Кельвина. Это сходство не случайно. Именно в результате работ Вант-Гоффа выяснилось, что молекулы (или ионы) ведут себя так, будто они находятся в газе (при таком же объеме).

Измерив величину осмотического давления, можно элементарно вычислить молярную концентрацию: С=P/RT. А потом, зная также массу вещества в раствора, найти его молекулярную массу. Предположим, опытным путем было установлено, что молярная концентрация уже упоминавшегося вещества равна 0,2. При этом в раствора 22,2 грамма этого вещества. Какова его молекулярная масса? 22,2/0,2 = 111 а.е.м. - точно такая, как у ранее упомянутого хлористого кальция.

Видео по теме

Молекулярная масса вещества - это масса молекулы, выражаемая в атомных единицах и численно равная молярной массе. При расчетах в химии, физике и технике часто используется вычисление значений молярной массы различных веществ.

Вам понадобится

- таблица Менделеева;
- таблица молекулярных масс;
- таблица значений криоскопической постоянной.

Инструкция

Найдите нужный элемент в таблице Менделеева. Обратите внимание на дробные числа под его знаком. К примеру, О имеет в ячейке численное значение, равное 15,9994. Это атомная масса элемента. Атомную массу необходимо умножить на индекс элемента. Индекс показывает, сколько элемента содержится в веществе.

Если дано сложное , то умножьте атомную массу каждого элемента на его индекс (если содержится один атом того или иного элемента и нет индекса соответственно, то умножайте на единицу) и сложите полученные атомные массы. Например, воды вычисляется так - MH2O = 2 MH + MO ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.

Рассчитайте молярную массу с помощью подходящих формул и приравняйте ее к молекулярной. Единицы измерения смените с г/моль на а.е.м.Если дано давление, объем, температура по абсолютной шкале Кельвина и масса, вычислите молярную массу газа по уравнению Менделеева-Клайперона M=(m∙R∙T)/(P∙V), в котором М - молекулярная () в а.е.м., R - универсальная газовая постоянная.

Высчитайте молярную массу по формуле M=m/n, где m - масса любого данного вещества , n - химическое количество вещества . Выразите количество вещества через число Авогадро n=N/NА или с помощью объема n=V/VM. Подставьте в формулу выше.

Найдите молекулярную массу газа, если дано только значение его объема. Для этого возьмите герметичный баллон известного объема и откачайте из него

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.

Содержимое:

Атомы слишком малы, чтобы измерять ими массу химических веществ. Для работы с реальными количествами материи ученые ввели понятие моля. В один моль вещества входит столько же атомов, сколько содержится в 12 граммах изотопа углерод-12, что составляет примерно 6,022 x 10 23 атомов. Эта постоянная величина получила название числа Авогадро. Данная константа применима для описания количества атомов или молекул любых веществ, причем масса одного моля вещества называется его молярной массой.

Шаги

1 Вычисление молярной массы химического элемента

1 Ознакомьтесь с понятием молярной массы. Молярной массой какого-либо вещества называют массу (в граммах) одного моля этого вещества. Молярную массу химического элемента можно вычислить, умножив атомную массу этого элемента на коэффициент пересчета, измеряемый в граммах на моль (г/моль).
2 Определите относительную атомную массу элемента. Относительной атомной массой какого-либо элемента называется средняя масса всех его изотопов, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.). Ее можно узнать из периодической таблицы Менделеева. Найдите в таблице необходимый элемент и обратите внимание на число, приведенное под символом этого элемента. Это нецелое число, имеющее знаки после десятичной запятой.
- К примеру, относительная атомная масса водорода составляет 1,007, у углерода она равна 12,0107, у кислорода − 15,9994, у хлора − 35,453.
3 Умножьте относительную атомную массу на коэффициент пересчета, равный 0,001 килограмма, или 1 грамм на моль. Тем самым, переведя атомные единицы массы в граммы на моль, вы определите молярную массу элемента. Для водорода у вас получится 1,007 грамма на моль, для углерода − 12,0107 грамма на моль, для кислорода − 15,9994 грамма на моль, и для хлора − 35,453 грамма на моль.
- Некоторые элементы состоят из молекул, каждая из которых образована из двух или более атомов. Для того, чтобы определить молярную массу элемента, молекулы которого состоят из двух атомов (например, водорода, кислорода или хлора), следует найти его относительную атомную массу, умножить ее на коэффициент пересчета в граммы и дополнительно умножить на 2 (число атомов в одной молекуле).
- В случае H 2 находим: 1,007 x 2 = 2,014 грамма на моль; для O 2 получаем: 15,9994 x 2 = 31,9988 грамма на моль; для Cl 2: 35,453 x 2 = 70,096 грамма на моль.

2 Вычисление молярной массы химического соединения

1 Определите химическую формулу вещества. В этой формуле содержится информация о количестве атомов всех элементов, входящих в состав молекулы данного вещества. Химическую формулу интересующего вас вещества можно найти в справочнике по химии. Например, хлористоводородная (соляная) кислота имеет формулу HCl, а для глюкозы формула записывается как C 6 H 12 O 6 . По химической формуле вещества вы сможете определить число атомов каждого элемента, входящего в его состав.
- В случае HCl молекула состоит из одного атома водорода и одного атома хлора.
- Молекула глюкозы C 6 H 12 O 6 состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
2 Найдите относительные атомные массы всех элементов, входящих в состав данного вещества. Пользуясь периодической таблицей Менделеева, определите относительную атомную массу каждого элемента. Эта масса указана под символом соответствующего элемента. Как и в первом методе, необходимо умножить эти относительные атомные массы на 1 грамм/моль.
- Относительные атомные массы входящих в соляную кислоту водорода и хлора составляют 1,007 г/моль и 35,453 г/моль соответственно.
- Относительные атомные массы элементов, входящих в состав глюкозы, равны 12,0107 г/моль (углерод), 1,007 г/моль (водород) и 15,9994 г/моль (кислород).
3 Вычислите молярную массу каждого элемента, входящего в состав химического соединения. Умножьте атомную массу элемента на количество атомов этого элемента, содержащихся в одной молекуле вещества. Таким образом вы найдете относительное количество каждого элемента, входящего в состав рассматриваемого соединения.
- Молярные массы элементов, входящих в состав соляной кислоты HCl, составляют 1,007 грамма на моль (водород) и 35,453 грамма на моль (хлор).
- Для элементов, входящих в состав глюкозы C 6 H 12 O 6 , получаем следующие молярные массы: 12,0107 x 6 = 72,0642 г/моль (углерод); 1,007 x 12 = 12,084 г/моль (водород); 15,9994 x 6 = 95,9964 г/моль (кислород).
4 Сложите молярные массы всех элементов, входящих в состав химического соединения. Таким образом вы определите молярную массу данного соединения. Возьмите найденные ранее молярные массы элементов и сложите их. В результате у вас получится молярная масса интересующего вас вещества.
- Для соляной кислоты находим: 1,007 + 35,453 = 36,460 г/моль. Таким образом, масса одного моля соляной кислоты составляет 36,46 грамма.
- Молярная масса глюкозы составляет 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г/моль, то есть в одном моле глюкозы содержится приблизительно 180,14 грамма.

Для большинства химических элементов относительные атомные массы известны с точностью до 4 знаков после запятой. В расчетах обычно учитывается только 2 знака после запятой. Поэтому, например, в лаборатории молярную массу водорода записали бы как 36,46 г/моль, а глюкозы − как 180,14 г/моль.

Что вам понадобится

Справочник по химии или периодическая таблица Менделеева
Калькулятор