Pojem molekulová hmotnost, stejně jako pojmy molární hmotnost a atomová hmotnost nebo struktura atomu, je dalším ze základů, které je třeba se naučit, abychom správně pochopili svět chemie. Molekuly chemických sloučenin mají extrémně nízkou hmotnost. Testování struktury a vlastností chemických prvků a sloučenin není tak snadné. Pokud známe molekulovou hmotnost, můžeme nejen určit hmotnost daného prvku, ale také určit hmotnostní poměry prvků ve sloučeninách nebo uvést jejich obsah v procentech.
Co je molekulová hmotnost?
Molekulová hmotnost chemické sloučeniny je součet atomových hmotností prvků tvořících sloučeninu. Molekulová hmotnost jedné molekuly dané chemické sloučeniny závisí na tom, z jakých a kolika atomů se skládá. Molekulární hmotnosti prvků a chemických sloučenin jsou vyjádřeny v jednotkách (u). Absolutní atomové hmotnosti jsou extrémně nízké, například 10-24 g. Proto, aby bylo určování molekulových hmotností snazší a nemuseli se zabývat nepraktickými jednotkami, zavedli novou jednotku atomové hmotnosti (u), která je definována jako 1/12 hmotnosti nuklidu izotopu uhlíku 12C .
Atomová hmotnost
Abychom správně určili molekulovou hmotnost chemické sloučeniny, musíme nejprve znát atomovou hmotnost prvků, ze kterých se skládá. Hmotnost chemických prvků se běžně vyjadřuje v jednotkách atomové hmotnosti (u). Co je důležité, většina chemických prvků, které existují na Zemi, jsou směsi několika izotopů. Izotopy jsou varianty stejného chemického prvku, které mají konstantní atomové číslo (jejich jádra obsahují stejný počet protonů), ale liší se hmotnostním číslem (mají různý počet neutronů). Při určování atomové hmotnosti jednoho chemického prvku tedy musíme uvažovat procento izotopů tohoto prvku. Atomová hmotnost je jedinečnou vlastností každého prvku. Důležité je, že neexistují dva chemické prvky se stejnou atomovou hmotností. Z tohoto důvodu lze tuto vlastnost využít k identifikaci prvků. Atomovou hmotnost každého prvku lze odečíst z periodické tabulky.
Molekulová hmotnost prvků
Některé chemické prvky, jako je dusík, vodík, kyslík, fluor, brom, jód nebo chlor , existují ve formě dvouatomových molekul. Neexistují jako jednotlivé atomy. V tomto případě je vhodné použít termín „molekulární hmotnost prvku“.
Jak určíme molekulovou hmotnost chemických prvků a sloučenin?
Abychom správně určili molekulovou hmotnost, ať už prvků nebo sloučenin, musíme nejprve znát molekulový vzorec. Potom pomocí molekulové hmotnosti a chemického vzorce můžeme například stanovit podíl každého prvku na hmotnosti celé molekuly. Pokud se zabýváme dvouatomovým prvkem, určení jeho molekulové hmotnosti je založeno na atomové hmotnosti jednoho atomu tohoto prvku. Hodnota by měla být dělena dvěma. Například molekulová hmotnost dusíku (N 2 ) je 28 jednotek, protože hmotnost jednoho atomu dusíku je 14 jednotek. Podobný postup se používá pro chemické sloučeniny. Jak zjistit jejich molekulovou hmotnost?
- Určete chemický vzorec sloučeniny, jejíž molekulovou hmotnost chcete definovat,
- uveďte prvky obsažené ve sloučenině a uveďte množství každého prvku,
- určit atomovou hmotnost každého prvku,
- pokud molekula obsahuje více než jeden atom určitého prvku, vynásobte jeho atomovou hmotnost touto hodnotou,
- sečtěte atomové hmotnosti všech prvků.
Molekulová hmotnost vs. molární hmotnost
Metoda výpočtu molekulové hmotnosti chemických sloučenin se používá i ke stanovení jejich molární hmotnosti. Molární hmotnost se běžně používá pro stechiometrické výpočty, protože použití molu jako jednotky umožňuje aplikovat proces v makroměřítku. Mol je jednotka látkového množství, základní jednotka v soustavě SI. Jeden mol se rovná 6,022141 *1023 prvků (což mohou být atomy, ionty nebo molekuly). Molární hmotnost je hmotnost jednoho molu konkrétní látky. Má stejnou číselnou hodnotu jako molekulová hmotnost, ale musíme si uvědomit, že má úplně jinou jednotku. Zatímco molekulová hmotnost je vyjádřena v jednotkách (u), molární hmotnost sloučeniny je vyjádřena v gramech na mol (g/mol). Kromě toho se molekulová hmotnost týká hmotnosti jedné molekuly. Jiné je to v případě molární hmotnosti. Molární hmotnost také vyjadřuje hmotnost, ale ve vztahu k jednomu molu (6,022141*10 23 prvků).
K čemu potřebujeme molekulovou hmotnost?
Molekulová hmotnost chemické sloučeniny nám umožňuje:
- určit hmotnost dané chemické sloučeniny. Hodnotu v jednotkách lze převést na gramy, pokud známe následující závislost: 1 u = 1,66 * 10 -24 g;
- určit hmotnostní poměr každého prvku obsaženého v chemické sloučenině. Hmotnostní poměr je definován jako poměr atomových hmotností prvků obsažených ve sloučenině;
- vypočítat hmotnostní podíl, to znamená procento prvků v chemické sloučenině. Vypočítá se na základě poměru atomových hmotností v nejmenší struktuře chemické sloučeniny k molekulové hmotnosti této sloučeniny, vynásobeném 100 %.
