Понятие молекулярной массы, как и молярная масса, атомная масса или понимание структуры атома, является еще одним базовым элементом, которым необходимо овладеть, чтобы правильно понять мир химии. Молекулы химических соединений имеют чрезвычайно небольшую массу. Изучение строения и свойств элементов и химических соединений – задача не из легких. Знание молекулярной массы не только дает нам информацию о том, сколько весит данное соединение, но на основе его значения мы также можем определить массовые соотношения элементов в соединениях или определить их процентное содержание.
Что такое молекулярная масса?
Молекулярная масса данного химического соединения — сумма атомных масс, входящих в состав элементов. То, какую молекулярную массу будет иметь одна молекула данного химического соединения, зависит от того, сколько и какие атомы входят в его состав.
Молекулярные массы элементов и химических соединений обозначаются буквой «u». Абсолютные массы атомов чрезвычайно малы, порядка 10-24г. Поэтому для облегчения введения значений молекулярной массы и предотвращения использования неудобных единиц измерения вводится новая единица атомной массы – «u» (от английского «unit» — «единица»), которая составляет 1/12 массы нуклида изотопа углерода 12C.
Атомная масса
Чтобы правильно определить молекулярную массу данного химического соединения, сначала необходимо знать атомную массу элементов, входящих в его состав.
Массу химических элементов обычно выражают в атомных единицах массы – «u». Важно отметить, что большинство химических элементов, обнаруженных на Земле, представляют собой смесь нескольких изотопов. Изотопами называются разновидности одного и того же химического элемента, которые имеют постоянный атомный номер (содержат одинаковое количество протонов в ядре), но отличаются массовым числом (имеют разное количество нейтронов). Поэтому при определении атомной массы отдельного химического элемента следует учитывать процентное содержание изотопов данного элемента.
Атомная масса – уникальная характеристика элемента. Важно отметить, что не существует двух химических элементов с одинаковой атомной массой. Следовательно, это свойство можно использовать для идентификации элементов. Атомную массу отдельных элементов можно узнать из периодической системы химических элементов.
Молекулярная масса элементов
Некоторые химические элементы, такие как азот, водород, кислород, фтор, бром, йод или хлор, существуют в виде двухатомных молекул. Они не существуют как отдельные атомы. Тогда уместно использовать понятие «молекулярная масса элемента».
Как определить молекулярную массу элементов и химических соединений?
Для правильного определения молекулярной массы как элементов, так и химических соединений в первую очередь необходимо знать общую молекулярную формулу. Используя молекулярную массу и химическую формулу, можно, например, определить долю отдельных элементов в массе всей молекулы.
Когда мы имеем дело с двухатомными элементами, определение их молекулярной массы основано на знании атомной массы отдельного атома данного элемента. Затем это значение умножается на два. Например, молекулярная масса газа, который представляет собой азот с формулой N2, составляет 28, поскольку один атом азота имеет массу 14.
Аналогично следует поступать и с химическими соединениями. Как определить их молекулярную массу?
- определить химическую формулу соединения, для которого мы хотим определить молекулярную массу,
- перечислить элементы, входящие в состав соединения, и указать количество каждого из них,
- определить атомные массы каждого элемента,
- если в молекуле имеется более одного атома элемента, его атомная масса должна быть умножена на это значение,
- суммировать атомные массы всех элементов.
Молекулярная масса и молярная масса
Аналогично молекулярной массе химических соединений рассчитывается их молярная масса. Она обычно используется в стехиометрических расчетах, поскольку использование молей в качестве единицы измерения позволяет перенести процесс в макромасштаб.
Моль — единица измерения количества вещества, основная единица Международной системы единиц (СИ). Один моль равен 6,022141 * 1023 элементов (элементами могут быть атомы, ионы или молекулы).
Молярная масса — масса одного моля определенного вещества. Имеет то же числовое значение, что и молекулярная масса, но следует помнить, что она имеет совершенно другую единицу измерения. В то время как молекулярная масса выражается в «u», молярная масса соединения — в граммах на моль (г/моль). Кроме того, молекулярная масса относится к массе одной молекулы. С молярной массой дело обстоит иначе. Молярная масса также выражает массу, но относительно одного моля (6,022141*1023 элементов).
Зачем нужно знать молекулярную массу?
Молекулярная масса данного химического соединения позволяет:
- узнать массу конкретного химического соединения. Значение в «u» можно преобразовать в граммы, зная следующее соотношение: 1 u = 1,66 * 10-24 г;
- определить соотношение масс отдельных элементов, входящих в состав химического соединения. Отношение масс определяется как отношение масс атомов элементов, составляющих соединение;
- рассчитать массовую долю, то есть процентное содержание элементов в химическом соединении. Рассчитывается из отношения массы атомов в наименьшей структуре химического соединения к молекулярной массе соединения, умноженной на 100%.