Химия Инфо

Молярная масса

Весы показывают массу порции вещества. В химических уравнениях важны соотношения количеств вещества. Перейти от одной величины к другой позволяет молярная масса.

Что такое молярная масса

Молярная масса — отношение массы порции вещества к её количеству вещества.

Её обозначают латинской буквой M:

M = m / n,

где m — масса порции, n — количество вещества. Для чистого вещества заданного состава молярная масса показывает, какую массу имеет один моль этого вещества.

В школьных задачах обычно используют единицу г/моль. Единица СИ — кг/моль. Например, 18 г/моль = 0,018 кг/моль.

Не путайте буквы: строчная m обозначает массу порции, а прописная M — молярную массу вещества. Если порцию воды увеличить вдвое, её масса удвоится, но молярная масса воды останется прежней.

Как найти молярную массу по формуле

Для школьных расчётов молярную массу в г/моль численно принимают равной относительной молекулярной массе Mr. Для веществ без отдельных молекул аналогично используют относительную формульную массу. Эти относительные величины безразмерны, а у молярной массы есть единица.

В примерах используем округлённые относительные атомные массы: H — 1, C — 12, N — 14, O — 16, Na — 23, Al — 27, S — 32, Cl — 35,5, Ca — 40, Cu — 64. Если в задаче дана другая точность, считайте по указанным значениям. Результаты ниже относятся к этим школьным округлениям.

  1. Запишите химическую формулу вещества.
  2. Определите число атомов каждого элемента с учётом индексов и скобок.
  3. Умножьте относительную атомную массу каждого элемента на число его атомов и сложите результаты.
  4. Запишите полученное значение молярной массы с единицей г/моль.

Пример 1 Вода

В формуле H2O два атома водорода и один атом кислорода:

Mr(H2O) = 2 · 1 + 16 = 18.

M(H2O) ≈ 18 г/моль. Один моль воды имеет массу примерно 18 г, а два моля — примерно 36 г.

Пример 2 Формула со скобками

В гидроксиде кальция Ca(OH)2 индекс 2 после скобок относится ко всей группе OH. Значит, формульная единица содержит один атом кальция, два атома кислорода и два атома водорода:

M(Ca(OH)2) ≈ 40 + 2 · (16 + 1) = 74 г/моль.

Если умножить на 2 только массу водорода, получится неверный результат.

Пример 3 Несколько индексов

Формула сульфата алюминия Al2(SO4)3 соответствует двум атомам алюминия, трём атомам серы и двенадцати атомам кислорода:

M(Al2(SO4)3) ≈ 2 · 27 + 3 · (32 + 4 · 16) = 342 г/моль.

Пример 4 Вода в составе кристаллогидрата

В формуле CuSO4 · 5H2O точка означает, что при расчёте состава нужно учесть пять молекул кристаллизационной воды на одну формульную единицу CuSO4:

M(CuSO4 · 5H2O) ≈ 64 + 32 + 4 · 16 + 5 · 18 = 250 г/моль.

Число 5 относится ко всей формуле H2O. Этот пример пригодится при решении задач на кристаллогидраты.

Примеры молярных масс

ВеществоРасчёт по округлённым атомным массамM в г/моль
Водород H22 · 12
Кислород O22 · 1632
Вода H2O2 · 1 + 1618
Углекислый газ CO212 + 2 · 1644
Хлорид натрия NaCl23 + 35,558,5
Серная кислота H2SO42 · 1 + 32 + 4 · 1698

Как связаны масса и количество вещества

Из определения молярной массы получаем две рабочие формулы:

n = m / M — для расчёта количества вещества.

m = n · M — для расчёта массы.

Согласуйте единицы: если M выражена в г/моль, массу подставляйте в граммах.

Например, 0,5 кг сначала переведите в 500 г.

Пример 5 Количество вещества по массе

Найдём количество вещества в 9 г воды. Используем M(H2O) ≈ 18 г/моль:

n(H2O) = 9 г / (18 г/моль) = 0,5 моль.

Ответ: 0,5 моль воды. Если нужно число молекул, продолжим расчёт по формуле N = n · NA и получим примерно 3,01 · 1023 молекул.

Пример 6 Масса по количеству вещества

Какую массу имеют 0,25 моль углекислого газа CO2?

m(CO2) = 0,25 моль · 44 г/моль = 11 г.

Ответ: 11 г CO2.

Как не ошибиться в расчёте

  • Учитывайте формулу простого вещества. Для атомов O молярная масса около 16 г/моль, а для кислорода O2 — около 32 г/моль.
  • Различайте индекс и коэффициент. Запись 2H2O в уравнении не меняет молярную массу воды. Она задаёт соотношение количеств вещества в реакции.
  • Умножайте всю группу в скобках. В Al2(SO4)3 двенадцать атомов кислорода, а не четыре.
  • Не подставляйте массу раствора вместо массы растворённого вещества. Например, для расчёта n(NaCl) нужна масса самой соли, а не всей солёной воды.
  • Проверяйте смысл результата. Если масса порции меньше массы одного моля, количество вещества должно быть меньше 1 моль.

Проверьте себя

Используйте округлённые атомные массы из начала статьи и NA ≈ 6,02 · 1023 моль−1.

  1. Найдите молярную массу азотной кислоты HNO3.
  2. Найдите молярную массу карбоната кальция CaCO3.
  3. Какова масса 0,2 моль CO2?
  4. Какое количество вещества NaCl содержится в 11,7 г чистой соли?
  5. Сколько молекул H2 содержится в 4 г водорода?

Ответы и объяснения

  1. M(HNO3) ≈ 1 + 14 + 3 · 16 = 63 г/моль.

  2. M(CaCO3) ≈ 40 + 12 + 3 · 16 = 100 г/моль.

  3. m = n · M = 0,2 · 44 = 8,8 г.

  4. n = m / M = 11,7 / 58,5 = 0,2 моль.

  5. M(H2) ≈ 2 г/моль;

    n = 4 / 2 = 2 моль;

    N = 2 · 6,02 · 1023 = 1,204 · 1024 молекул.

Что повторить

Переход между количеством вещества и числом частиц разобран в статье «Моль — единица количества вещества». Эти две темы вместе дают цепочку расчётов: масса → количество вещества → число частиц.

Источник определения: IUPAC Gold Book — молярная масса.