Het concept van moleculaire massa, net als de concepten molaire massa en atomaire massa of de structuur van een atoom, is een andere basis die moet worden geleerd om de wereld van de chemie goed te begrijpen. De moleculen van chemische verbindingen hebben een extreem lage massa. Het testen van de structuur en eigenschappen van chemische elementen en verbindingen is niet zo eenvoudig. Als we de molecuulmassa kennen, kunnen we niet alleen het gewicht van een bepaald element specificeren, maar ook de massaverhoudingen van elementen in verbindingen bepalen of hun gehalte in procenten aangeven.
Wat is moleculaire massa?
De moleculaire massa van een chemische verbinding is het totaal van de atoommassa’s van de elementen waaruit de verbinding bestaat. De moleculaire massa van een enkel molecuul van een bepaalde chemische verbinding hangt af van waaruit en uit hoeveel atomen het bestaat. De moleculaire massa’s van elementen en chemische verbindingen worden uitgedrukt in eenheden (u). Absolute atoommassa’s zijn extreem laag, zoals 10 -24 g. Om de bepaling van moleculaire massa’s gemakkelijker te maken en te voorkomen dat ze te maken krijgen met logge eenheden, hebben ze daarom een nieuwe atomaire massa-eenheid (u) geïntroduceerd, die wordt gedefinieerd als 1/12 van de massa van de koolstofisotoopnuclide 12 C.
Atoom massa
Om de moleculaire massa van een chemische verbinding correct te bepalen, moeten we eerst de atomaire massa kennen van de elementen waaruit deze bestaat. De massa van chemische elementen wordt gewoonlijk uitgedrukt in atomaire massa-eenheden (u). Wat belangrijk is, de meeste chemische elementen die op aarde bestaan, zijn mengsels van verschillende isotopen. Isotopen zijn varianten van hetzelfde chemische element die een constant atoomnummer hebben (hun kernen bevatten hetzelfde aantal protonen) maar verschillen in massagetal (hebben verschillende aantallen neutronen). Bij het bepalen van de atoommassa van een enkel chemisch element moeten we dus rekening houden met het percentage isotopen van dat element. Atoommassa is een uniek kenmerk van elk element. Belangrijk is dat er geen twee chemische elementen zijn met dezelfde atomaire massa. Om deze reden kan deze eigenschap worden gebruikt om elementen te identificeren. De atoommassa van elk element kan worden afgelezen uit het periodiek systeem.
Moleculaire massa van elementen
Sommige chemische elementen, zoals stikstof, waterstof, zuurstof, fluor, broom, jodium of chloor , bestaan in de vorm van diatomische moleculen. Ze bestaan niet als afzonderlijke atomen. In dit geval is het passend om de term ‘moleculaire massa van een element’ te gebruiken.
Hoe bepalen we de moleculaire massa van chemische elementen en verbindingen?
Om de moleculaire massa, of het nu gaat om elementen of verbindingen, goed te bepalen, moeten we eerst de moleculaire formule kennen. Vervolgens kunnen we met behulp van de molecuulmassa en de chemische formule bijvoorbeeld het aandeel van elk element in de massa van het hele molecuul bepalen. Als we te maken hebben met een diatomisch element, is de bepaling van de moleculaire massa gebaseerd op de atomaire massa van een enkel atoom van dat element. De waarde moet door twee worden gedeeld. De molecuulmassa van stikstof (N 2 ) is bijvoorbeeld 28 eenheden, terwijl de massa van een enkel stikstofatoom 14 eenheden is. Een vergelijkbare procedure wordt gebruikt voor chemische verbindingen. Hoe hun moleculaire massa vast te stellen?
- Bepaal de chemische formule van de verbinding waarvan u de molecuulmassa wilt definiëren,
- specificeer de elementen die in de samenstelling zijn opgenomen en geef de hoeveelheid van elk element aan,
- bepaal de atoommassa’s van elk element,
- als het molecuul meer dan één atoom van een specifiek element bevat, vermenigvuldig dan de atoommassa met die waarde,
- tel de atoommassa’s van alle elementen op.
Moleculaire massa versus molaire massa
De methode voor het berekenen van de moleculaire massa van chemische verbindingen wordt ook gebruikt om hun molaire massa te bepalen. Molaire massa wordt vaak gebruikt voor stoichiometrische berekeningen, omdat het gebruik van de mol als eenheid het mogelijk maakt om het proces op macroschaal toe te passen. De mol is de eenheid van de hoeveelheid stof, een basiseenheid in het SI-systeem. Eén mol is gelijk aan 6,022141*10 23 elementen (dit kunnen atomen, ionen of moleculen zijn). Molaire massa is de massa van één mol van een bepaalde stof. Het heeft dezelfde numerieke waarde als de moleculaire massa, maar we moeten niet vergeten dat het een heel andere eenheid heeft. Terwijl de molecuulmassa wordt uitgedrukt in eenheden (u), wordt de molaire massa van een verbinding uitgedrukt in gram per mol (g/mol). Bovendien verwijst de moleculaire massa naar de massa van een enkel molecuul. Bij molaire massa is het anders. De molaire massa drukt ook massa uit, maar dan in verwijzing naar een enkele mol (6.022141*10 23 elementen).
Waar hebben we molecuulmassa voor nodig?
De molecuulmassa van een chemische verbinding stelt ons in staat om:
- bepaal de massa van een bepaalde chemische verbinding. De waarde in eenheden kan worden omgezet in grammen als we de volgende afhankelijkheid kennen: 1 u = 1,66 * 10 -24 g;
- bepaal de massaverhouding van elk element in de chemische verbinding. Massaverhouding wordt gedefinieerd als de verhouding van atomaire massa’s van de elementen in de verbinding;
- bereken het massaaandeel, dat wil zeggen het percentage elementen in de chemische verbinding. Het wordt berekend op basis van de verhouding van atoommassa’s in de kleinste structuur van een chemische verbinding tot de molecuulmassa van die verbinding, vermenigvuldigd met 100%.
