"Химия", Савинкина Е.В., Логинова Г.П.; под ред. Вахрушева А.А.
Молярная масса показывает, какова масса одного моля вещества, и помогает связать массу образца с количеством вещества. Её обозначают M и вычисляют по формуле M = m/ν, где m — масса, а ν — количество вещества. Чтобы найти M по химической формуле, складывают относительные атомные массы всех атомов с учётом индексов. Эта величина нужна, чтобы переходить от граммов к молям и обратно, в том числе при расчётах химических реакций.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Молярная масса — масса одного моля вещества; её обозначают M. Она показывает, сколько весит порция вещества, содержащая один моль частиц, и позволяет сравнивать вещества по массе таких порций.
Моль — количество вещества, в котором содержится число частиц, равное постоянной Авогадро. Количество вещества обозначают греческой буквой ν (ню); эта величина нужна, чтобы считать не отдельные атомы и молекулы, а большие группы частиц.
Постоянная Авогадро — число частиц в одном моле; её обозначают Nₐ, а приближённое значение равно 6,02 · 10²³ моль⁻¹. Благодаря этому числу можно связать количество вещества с числом составляющих его частиц.
Молярную массу выражают в г/моль или кг/моль. Если массу измеряют в граммах, используют г/моль, а если в килограммах — кг/моль; единицы должны соответствовать друг другу в расчёте.
Молярная масса связывает массу с количеством вещества, потому что масса порции зависит от числа молей в ней. У одного моля любого вещества есть определённая масса, а у двух молей того же вещества масса будет вдвое больше. Поэтому, зная число молей и массу одного моля, можно найти массу всей порции.
По определению молярная масса — это масса, приходящаяся на один моль, то есть отношение массы порции к её количеству вещества: M = m/ν. Если требуется узнать массу, обе части связи можно выразить как m = Mν; если требуется количество вещества — ν = m/M. Эти формулы описывают одну и ту же зависимость, но помогают находить разные величины.
Численное значение молярной массы в г/моль совпадает с относительной атомной массой элемента или относительной молекулярной массой вещества. Относительная масса показывает, во сколько раз частица тяжелее принятой единицы сравнения, а молярная масса — массу целого моля таких частиц. Такое совпадение получается благодаря выбранным единицам и числу частиц в моле; при этом у относительной массы единицы нет, а у M они есть.
Для простого вещества сначала смотрят, из скольких атомов состоит его частица: например, молекула O₂ включает два атома кислорода. Для сложного вещества считают атомы каждого элемента по химической формуле, умножают их относительные атомные массы на соответствующие индексы и складывают результаты. Так учитывается масса всех атомов в частице, а не только одного из них.
Чтобы перейти от массы порции к количеству вещества, массу делят на молярную массу; чтобы найти массу, молярную массу умножают на количество вещества. Проверка единиц помогает заметить ошибку: г ÷ (г/моль) дают моль, а г/моль · моль дают г. Если единицы не сокращаются до нужной величины, стоит проверить формулу и подстановку.
| Величина | Обозначение | Формула или способ нахождения | Единица измерения |
|---|---|---|---|
| Молярная масса | M | M = m/ν | г/моль, кг/моль |
| Масса вещества | m | m = Mν | г, кг |
| Количество вещества | ν | ν = m/M | моль |
| Молярная масса простого вещества | M | Сложить относительные атомные массы атомов в формуле | г/моль |
| Молярная масса сложного вещества | M | Сложить относительные атомные массы элементов с учётом индексов | г/моль |
Сначала определите, какую величину нужно найти, и выберите соответствующую формулу. Для нахождения M по формуле вещества учитывайте все индексы. Перед вычислением проверьте, что единицы массы согласованы с единицами молярной массы.
Найдите молярную массу кислорода O₂, если относительная атомная масса кислорода равна 16. Индекс 2 означает, что в одной молекуле два атома кислорода, поэтому масса одного атома не даст массу всей молекулы. Численное значение результата в г/моль будет равно относительной молекулярной массе O₂.
Ответ: 32 г/моль.
Вычислите молярную массу воды H₂O, используя относительные атомные массы водорода и кислорода: Ar(H) = 1, Ar(O) = 16. В формуле два атома водорода и один атом кислорода. Значит, нужно сложить массы всех трёх атомов, а не просто сложить значения для двух элементов.
Ответ: 18 г/моль.
Какова масса 0,5 моль углекислого газа CO₂? Сначала требуется масса одного моля CO₂, потому что именно она связывает данное количество вещества с массой. Затем используйте формулу m = Mν; в формуле CO₂ один атом углерода и два атома кислорода. Примем относительные атомные массы Ar(C) = 12 и Ar(O) = 16.
Ответ: 22 г. Единицы подтверждают расчёт: г/моль · моль = г.
Молярную массу иногда принимают за массу любой порции вещества. Ошибка возникает потому, что обе величины связаны с массой, но M относится к одному молю, а масса образца меняется с количеством вещества. Проверьте смысл ответа: у M обязательно есть единица «на моль», а масса порции выражается в граммах или килограммах.
При расчёте для O₂ можно забыть индекс и принять за молярную массу 16 г/моль. Так происходит, если читают символ элемента, но не всю формулу частицы. Пересчитайте атомы: индекс 2 требует учесть два атома, поэтому результат должен быть вдвое больше массы одного атома в численном значении.
В сложной формуле нередко учитывают относительную атомную массу, но не умножают её на индекс. Например, в CO₂ кислород встречается дважды, а не один раз. Чтобы проверить вычисление, выпишите отдельно число атомов каждого элемента и умножьте каждое значение Ar на это число.
Ещё одна ошибка — подставить в формулу величины с несогласованными единицами или записать M без единицы. Причина в том, что при вычислениях сосредотачиваются на числах и пропускают проверку размерностей. До расчёта сверьте единицы массы и M, а после него проверьте сокращение: для m должны остаться граммы или килограммы.
Для работы с молярной массой нужны знания об атомах, молекулах, химических формулах и относительной атомной массе. Формула вещества показывает состав частицы, а относительные атомные массы позволяют сложить массы её атомов. Понятия моля и постоянной Авогадро объясняют, сколько частиц соответствует количеству вещества.
Молярная масса помогает переходить между массой, количеством вещества и числом частиц. Это нужно при расчётах по уравнениям химических реакций: по массе реагента можно определить количество вещества и использовать соотношения из уравнения. Поэтому тема связывает формулы веществ с количественными расчётами в химии.
Чем молярная масса отличается от массы вещества?
Молярная масса — это масса одного моля вещества, а масса вещества относится к конкретной порции. Чем больше количество вещества, тем больше масса этой порции при неизменной молярной массе.
Почему в формуле молярной массы учитывают индексы?
Индекс показывает, сколько атомов данного элемента входит в молекулу или формульную единицу. Поэтому относительную атомную массу элемента умножают на индекс, иначе часть атомов останется неучтённой.
Как найти молярную массу вещества по химической формуле?
Найдите относительную атомную массу каждого элемента и умножьте её на число его атомов в формуле. Затем сложите полученные значения и укажите единицу: обычно г/моль.
Почему молярную массу обычно выражают в граммах на моль?
Массу вещества в школьных задачах чаще всего измеряют в граммах, а количество вещества — в молях. Поэтому для их связи удобно использовать г/моль. Если массу выражают в килограммах, молярную массу можно задать в кг/моль.
Как по молярной массе найти массу заданного количества вещества?
Умножьте молярную массу на количество вещества: m = Mν. Перед вычислением проверьте, что единицы согласованы: например, M в г/моль, а ν в моль, тогда масса получится в граммах.
§ 13. Молярная масса — масса одного моля вещества
