Молярная масса вещества

Что такое молярная масса вещества

Атомы и молекулы слишком малы, чтобы считать их поштучно, поэтому химики считают порциями — молями. Моль — количество вещества, в котором содержится 6,02·10²³ частиц (атомов, молекул или ионов). Это число называют постоянной Авогадро: Nₐ = 6,02·10²³ моль⁻¹.

Молярная масса связывает массу порции с числом молей: M = m / n. Один моль воды весит 18 г, один моль железа — 56 г, один моль серной кислоты — 98 г. В Международной системе единиц молярную массу выражают в кг/моль, но в школьных задачах всегда используют г/моль: числа получаются такими же, как в таблице Менделеева.

Молярная масса, Mr и Ar: в чём разница

Ar показывает, во сколько раз атом тяжелее 1/12 массы атома углерода-12; её берут из таблицы Менделеева. Mr — сумма Ar всех атомов в молекуле или формульной единице (для солей вроде NaCl, где молекул нет, говорят «относительная формульная масса»). M численно равна Mr, но это уже масса одного моля в граммах.

Важно различать элемент и простое вещество: M(O) = 16 г/моль — это моль атомов кислорода, а M(O₂) = 32 г/моль — моль молекул кислорода; у озона M(O₃) = 48 г/моль.

Как округлять. В школьных расчётах Ar округляют до целых: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23, Mg = 24, Al = 27, S = 32, K = 39, Ca = 40, Fe = 56, Cu = 64, Zn = 65, Ba = 137. Исключение — хлор: Ar(Cl) = 35,5, потому что природный хлор — смесь атомов с массами 35 и 37.

Как найти молярную массу по формуле

1. Выпишите все элементы из формулы.
2. Умножьте Ar каждого элемента на число его атомов. Индекс за скобкой умножает всё, что в скобках; коэффициент в кристаллогидрате — всю молекулу воды.
3. Сложите результаты и допишите единицы — г/моль.

Самая частая ошибка — в Ca(OH)₂: если забыть про скобку и удвоить только водород, получится 40 + 16 + 2 = 58 вместо 74. В Al₂(SO₄)₃ индекс 3 относится и к сере, и к кислороду: атомов кислорода двенадцать.

Кристаллогидраты. Точка в формуле CuSO₄·5H₂O означает, что на одну формульную единицу CuSO₄ в кристалле приходится пять молекул воды. Воду обязательно включают в молярную массу: 250 г/моль, а не 160. Отсюда массовая доля кристаллизационной воды: 90 / 250 = 0,36 = 36 % (как считать доли — на странице массовая доля). При нагревании синие кристаллы теряют воду и белеют — остаётся безводный CuSO₄.

Вещества из таблицы

• CO₂Углекислый газКислотный оксид
• NaClХлорид натрияСредняя соль
• H₂SO₄Серная кислотаКислота
• Ca(OH)₂Гидроксид кальцияЩёлочь
• Al₂(SO₄)₃Сульфат алюминияСредняя соль
• CuSO₄Сульфат меди(II)Средняя соль

Формула n = m / M и молярный объём газов

Молярная масса нужна, чтобы переходить от граммов к молям и обратно:

• n = m / M — количество вещества по массе;
• m = n·M — масса по количеству вещества;
• N = n·Nₐ — число частиц.

Пример: 9 г воды — это n = 9 / 18 = 0,5 моль, в них 0,5·6,02·10²³ = 3,01·10²³ молекул.

Для газов есть ещё одна связь. По закону Авогадро моль любого газа при нормальных условиях (н. у.: 0 °C и 101,3 кПа) занимает Vm = 22,4 л/моль, поэтому n = V / Vm. 88 г углекислого газа — это 88 / 44 = 2 моль; при н. у. они занимают 2·22,4 = 44,8 л. Столько же места займут 2 моль водорода, хотя весят они всего 4 г.

Через молярную массу газы сравнивают с воздухом, средняя M которого — 29 г/моль. Водород (2 г/моль) намного легче воздуха, а углекислый газ (44 г/моль) тяжелее: его можно «переливать» из стакана в стакан, и он гасит пламя. Получите эти газы сами: водород из металла и кислоты и углекислый газ из мрамора.

Калькулятор молярной массы

Введите формулу вещества — калькулятор сложит атомные массы и покажет молярную массу. Проверьте себя: сначала посчитайте M вручную по таблице выше, затем сравните. Если калькулятор показывает 58,44 г/моль для NaCl, а в ответе задачника 58,5, ошибки нет: разница — от округления атомных масс. В контрольной используйте те значения, что приняты в условии.

Типичные ошибки при расчёте молярной массы

• Не умножают на индекс за скобкой: в Ca(OH)₂ два атома кислорода и два атома водорода.
• Путают атом и молекулу: для H₂, N₂, O₂, Cl₂ берут удвоенную атомную массу, M(Cl₂) = 71 г/моль.
• Забывают воду в кристаллогидрате.
• Пишут единицы «г» вместо «г/моль» или путают массу m и молярную массу M.
• Применяют 22,4 л/моль к жидкостям и твёрдым веществам: 1 моль воды — это 18 мл, а не 22,4 л.
• Берут Vm = 22,4 л/моль, когда в условии заданы другие температура и давление.

Как молярная масса работает в расчётах по уравнениям реакций — в разделе задачи по химии с решениями.

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Читайте также

• Массовая доля вещества и элемента
• Задачи по химии с решениями
• Интерактивная таблица Менделеева
• Справочник химических веществ
• Уравнения химических реакций
• Химия 8 класс: все темы кратко, опыты и практические работы онлайн

Частые вопросы