МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА,
сумма масс атомов, входящих в состав данной молекулы; выражается в атомных единицах массы (а. е. м.). Поскольку 1 а. е. м. (иногда называемая дальтон, D) равна 1 / 12 массы атома нуклида 12 С и в единицах массы составляет 1,66057 . 10 -27 кг, то умножение М. м. на 1,66057 . 10 -27 дает абс. массу молекулы в килограммах. Чаще пользуются безразмерной величиной М отн -относительной М. м.: М отн
где М х ->
масса молекулы x, выраженная в тех же единицах массы (кг, г или др.), что и D. М. м. характеризует среднюю массу молекулы с учетом изотопного состава всех элементов, образующих данное хим. соединение. Иногда М. м. определяют для смеси разл. в-в известного состава, напр. для воздуха "эффективную" М. м. можно принять равной 29.
Абс. массами молекул удобно оперировать в области физики субатомных процессов и радиохимии, где путем измерения энергии частиц, согласно теории относительности, определяют их абс. массы. В химии и хим. технологии необходимо применять макроскопич. единицы измерения кол-ва в-ва. Число любых частиц (молекул, атомов, электронов или мысленно выделяемых в в-ве групп частиц, напр. пар ионов Na + и Сl - в кристаллич. решетке NaCl), равное Авогадро постоянной N
А = 6,022 . 10 23 , составляет макроскопич. единицу кол-ва в-ва-моль. Тогда можно записать: М отн = x
. N A /(D . N A),T.е. относительная М. м. равна отношению массы моля в-ва к N A D. Если в-во состоит из молекул с ковалентными связями между составляющими их атомами, то величина x
. N A представляет собой м о л я рн у ю м а с с у этого в-ва, единицы измерения к-рой кг-моль (киломоль, кМ). Для в-в, не содержащих молекул, а состоящих из атомов, ионов или радикалов, определяется ф о р-м у л ь н а я м о л я р н а я м а с с а, т.
е. масса N A частиц, соответствующих принятой формуле в-ва (однако в СССР часто и в этом случае говорят о М. м., что неверно).
Ранее в химии использовали понятия грамм-молекула, грамм-атом, грамм-ион, теперь-моль молекул, моль атомов, моль ионов, подразумевая под этим N A молекул, атомов, ионов и соотв. их молярные массы, выраженные в граммах или килограммах. Традиционно употребляют в качестве синонима термин "молекулярный (молярный) вес", т. к. определение массы производится с помощью весов. Но, в отличие от веса, зависящего от географич. координат, масса является постоянным параметром кол-ва в-ва (при обычных скоростях движения частиц в условиях хим. р-ций), поэтому правильнее говорить "молекулярная масса".
Большое число устаревших терминов и понятий, касающихся М. м., объясняется тем, что до эры космич. полетов в химии не придавали значения различию между массой и весом, к-рое обусловлено разностью значений ускорения своб. падения на полюсах (9,83 м. с -2) и на экваторе (9,78 м. с -2); при расчетах силы тяжести (веса) обычно пользуются средним значением, равным 9,81 м. с -2 . Кроме того, развитие понятия молекулы (как и атома) было связано с исследованием макроскопич. кол-в в-ва в процессах их хим. (реакции) или физ. () превращений, когда не была разработана теория строения в-ва (19 в.) и предполагалось, что все хим. соед. построены только из атомов и молекул.
Методы определения.
Исторически первый метод (обоснованный исследованиями С. Канниццаро и А. Авогадро) предложен Ж. Дюма в 1827 и заключался в измерении плотности газообразных в-в относительно водородного газа, молярная масса к-рого принималась первоначально равной 2, а после перехода к кислородной единице измерений молекулярных и атомных масс-2,016 г. След. этап развития эксперим. возможностей определения М. м. заключался в исследовании жидкостей и р-ров нелетучих и недиссоциирующих в-в путем измерения коллигативных св-в (т. е. зависящих только от числа растворенных частиц) - осмотич. давления (см. Осмометрия),
понижения давления пара, понижения точки замерзания (криоскопия
)и повышения точки кипения (эбулиоскопия
)р-ров по сравнению с чистым р-рителем. При этом было открыто "аномальное" поведение электролитов.
Понижение давления пара над р-ром зависит от молярной доли растворенного в-ва (закон Рауля): [( р - р 0
)/р] = N,
где р 0 ->
давление пара чистого р-рителя, р-
давление пара над р-ром, N-
молярная доля исследуемого растворенного в-ва, N =
( т х
/ М х
)/[( т х
/ М х
) +
(m 0 /M 0)], x
и М х -соотв. навеска (г) и М. м. исследуемого в-ва, m 0 и М 0 -то же для р-рителя. В ходе определений проводят экстраполяцию к бесконечно разб. р-ру, т. е. устанавливают для р-ров исследуемого в-ва и для р-ров известного (стандартного) хим. соединения. В случае криоскопии и эбулиоскопии используют зависимости соотв. Dt 3 = Кс
и Dt к = Еc,
где Dt 3 -понижение т-ры замерзания р-ра, Dt к - повышение т-ры кипения р-ра, К
и Е-
соотв. криоскопич. и эбулиоскопич. постоянные р-рителя, определяемые по стандартному растворенному в-ву с точно известной М. м., с-моляльная исследуемого в-ва в р-ре ( с = М х т х.
1000/m 0). М. м. рассчитывают по ф-лам: М х = т х К.
1000/m 0 Dt 3 или М х = т х Е.
1000/m 0 Dt к. Методы характеризуются достаточно высокой точностью, т. к. существуют спец. (т. наз. термометры Бекмана), позволяющие измерять весьма малые изменения т-ры.
Для определения М. м. используют также изотермич. перегонку р-рителя. При этом пробу р-ра исследуемого в-ва вносят в камеру с насыщ. паром р-рителя (при данной т-ре); пары р-рителя конденсируются, т-ра р-ра повышается и после установления равновесия вновь понижается; по изменению т-ры судят о кол-ве выделившейся теплоты испарения, к-рая связана с М. м. растворенного в-ва. В т. наз. изопиестич. методах проводят изотермич. перегонку р-рителя в замкнутом объеме, напр. в Н-образном сосуде. В одном колене сосуда находится т. наз. р-р сравнения, содержащий известную массу в-ва известной М. м. (молярная концентрация C 1), в другом-р-р, содержащий известную массу исследуемого в-ва (молярная концентрация С 2
неизвестна). Если, напр., С 1 > С 2 ,>
р-ритель перегоняется из второго колена в первое, пока молярные концентрации в обоих коленах не будут равны. Сопоставляя объемы полученных изопиестич. р-ров, рассчитывают М. м. неизвестного в-ва. Для определения М. м. можно измерять массу изопиестич. р-ров с помощью весов Мак-Бена, к-рые представляют собой две чашечки, подвешенные на пружинках в закрытом стеклянном сосуде; в одну чашечку помещают исследуемый р-р, в другую-р-р сравнения; по изменению положения чашечек определяют массы изопиестич. р-ров и, следовательно, М. м. исследуемого в-ва.
Осн. методом определения атомных и мол. масс летучих в-в является масс-спектрометрия.
Для исследования смеси соед. эффективно использование хромато-масс-спектромет-рии.
При малой интенсивности пика мол. иона применяют эффузиометрич. приставки к масс-спектрометрам. Эффузио-метрич. способ основан на том, что скорость вытекания газа в из камеры через отверстие, диаметр к-рого значительно меньше среднего пути своб. пробега молекулы, обратно пропорциональна квадратному корню из М. м. в-ва; скорость вытекания контролируют по изменению давления в камере. М. м. летучих соед. определяют также методами газовой хроматографии с газовыми весами Мартина. Последние измеряют скорость перемещения газа в канале, соединяющем трубки, по к-рым текут газ-носитель и газ из хроматографич. колонки, что позволяет определять разницу плотностей этих газов, зависящую от М. м. исследуемого в-ва.
М. м. измеряют для идентификации хим. соед., для установления содержания отдельных нуклидов в соед., напр. в воде, используемой в атомных энергетич. установках, а также при исследовании и синтезе высокомол. соед., св-ва к-рых существенно зависят от их М. м. (см. Молекулярная масса полимера).
Средние значения М. м. полимеров устанавливают с помощью перечисленных выше методов, основанных на коллигативных св-вах разбавленных р-ров, по числу двойных связей ("мягким" озонолизом) или функц. групп (методами функцион. анализа), а также по таким св-вам их р-ров, как , светорассеяние. Средние значения мол. масс полимеров высокой степени полимеризации определяют по их реологич. характеристикам.
Лит.:
Рафиков С. Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярныхсоединений, М., 1963; Полинг Л., Полинг П., Химия, пер. с англ., М., 1978; Вилков Л. В., Пентин Ю. А., Физические методы исследования в химии, М., 1987. Ю. А. Клячко.
Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА" в других словарях:
Значение массы молекулы, выраженное в атомных единицах массы. Практически М. м. равна сумме масс входящих в неё атомов (см. АТОМНАЯ МАССА). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия
- (молекулярный вес) масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технических расчетах … Большой Энциклопедический словарь
- (масса моля), термин ранее использовался для обозначения ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ … Научно-технический энциклопедический словарь
Молекулярная масса М м - Молекулярная масса, М. м. * малекулярная маса, М. м. * molecular mass or M. m. масса молекулы, не имеющая собственных единиц измерения, поэтому обычно в этом смысле используют термин «молекулярный вес» (см.) … Генетика. Энциклопедический словарь
молекулярная масса - — Тематики биотехнологии EN molecular mass … Справочник технического переводчика
Молекулярная масса - – относительная величина, отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 части массы атома Изотопа углерода С12. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы. 2009. – 112 с.] Рубрика термина: Общие термины… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
молекулярная масса - santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulės vidutinės masės arba tiksliai apibrėžto medžiagos darinio masės ir nuklido ¹²C atomo masės 1/12 dalies dalmuo. atitikmenys: angl. molecular mass;… …
молекулярная масса - santykinė molekulinė masė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
молекулярная масса - santykinė molekulinė masė statusas T sritis chemija apibrėžtis Molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių suma, skaitine verte lygi vieno medžiagos molio masei. atitikmenys: angl. molecular mass; molecular weight; relative molecular mass … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
- (молекулярный вес), масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Практически равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. Величины молекулярной массы используются в химических, физических и химико технологических расчётах. * … Энциклопедический словарь
Книги
- Характеристики углеводородов. Анализ численных данных и их рекомендованные значения. Справочное издание , Ю. А. Лебедев , А. Н. Кизин , Т. С. Папина , И. Ш. Сайфуллин , Ю. Е. Мошкин , В настоящей книге представлены важнейшие численные характеристики ряда углеводородов, среди которых рассматриваются следующие физико-химические константы: молекулярная масса, температура… Категория: Химия Издатель: ЛЕНАНД , Производитель:
Молекулярная масса
, сумма масс атомов, входящих в состав данной молекулы; выражается в атомных единицах массы (а.е. м.). Поскольку 1 а.е.м. (иногда называемая дальтон, D) равна 1 / 12 массы атома 12 С и в единицах массы составляет 1,66057 . 10 -27 кг, то умножение молекулярной массы на 1,66057 . 10 -27 дает абсолютную массу в килограммах. Чаще пользуются безразмерной величиной М
отн - относительной молекулярной массы: М
отн =M x /D,
где М х -
масса x
, выраженная в тех же единицах массы (кг, г или др.), что и D. молекулярная масса характеризует среднюю массу с учетом изотопного состава всех элементов, образующих данное химическое соединение. Иногда молекулярную массу определяют для смеси различных веществ известного состава, например для "эффективную" молекулярную массу можно принять равной 29.
Абсолютными массами молекул удобно оперировать в области физики субатомных процессов и , где путем измерения энергии частиц, согласно теории относительности, определяют их абсолютные массы. В и химической технологии необходимо применять макроскопические единицы измерения количества вещества. Число любых частиц (молекул, атомов, электронов или мысленно выделяемых в веществе групп частиц, например Na + и Сl - в кристаллич. решетке NaCl), равное N А = 6,022 . 10 23 , составляет макроскопическую единицу количества вещества - моль. Тогда можно записать: М
отн = M x
. N
A /(D . N A), то есть относительная молекулярная масса равна отношению массы моля вещества к N
A D. Если вещество состоит из молекул с между составляющими их атомами, то величина M x
. N
A представляет собой молярную массу этого вещества, единицы измерения которой кг-моль (киломоль, кМ). Для веществ, не содержащих молекул, а состоящих из атомов, или радикалов, определяется формульная молярная масса, то есть масса N
A частиц, соответствующих принятой формуле вещества (однако в СССР часто и в этом случае говорят о молекулярной массе, что неверно).
Ранее в использовали понятия грамм-молекула, грамм-атом, грамм-ион, теперь - моль молекул, моль атомов, моль ионов, подразумевая под этим N
A молекул, атомов, и соответсвенно их молярные массы, выраженные в граммах или килограммах. Традиционно употребляют в качестве синонима термин "молекулярный (молярный) вес", так как определение массы производится с помощью весов. Но, в отличие от веса, зависящего от географических координат, масса является постоянным параметром количества вещества (при обычных скоростях движения частиц в условиях химических реакций), поэтому правильнее говорить "молекулярная масса".
Большое число устаревших терминов и понятий, касающихся молекулярной массы, объясняется тем, что до эры космических полетов в не придавали значения различию между массой и весом, которое обусловлено разностью значений ускорения свободного падения на полюсах (9,83 м. с -2) и на экваторе (9,78 м. с -2); при расчетах силы тяжести (веса) обычно пользуются средним значением, равным 9,81 м. с -2 . Кроме того, развитие понятия (как и атома) было связано с исследованием макроскопических количеств вещества в процессах их химических (реакции) или физических (фазовые переходы) превращений, когда не была разработана теория строения вещества (19 в.) и предполагалось, что все химические соединения построены только из и молекул.
Методы определения.
Исторически первый метод (обоснованный исследованиями С. Канниццаро и А. Авогадро) предложен Ж. Дюма в 1827 и заключался в измерении плотности газообразных веществ относительно водородного газа, молярная масса которого принималась первоначально равной 2, а после перехода к кислородной единице измерений молекулярных и атомных масс - 2,016 г. Следующий этап развития экспериментальных возможностей определения молекулярной массы заключался в исследовании жидкостей и растворов нелетучих и недиссоциирующих веществ путем измерения коллигативных свойств (то есть зависящих только от числа растворенных частиц) - осмотического давления, понижения давления пара, понижения точки замерзания (криоскопия) и повышения точки кипения (эбулиоскопия) растворов по сравнению с чистым растворителем. При этом было открыто "аномальное" поведение электролитов.
Понижение давления пара над раствором зависит от молярной доли растворенного вещества (закон Рауля): [(раствор 0
)/р
] = N,
где р 0 -
давление пара чистого растворителя, р -
давление пара над раствором, N-
молярная доля исследуемого растворенного вещества, N =
(т х
/М х
)/[(т х
/М х
) +
(m
0 /M
0)], m x
и М
х -соответствующая навеска (г) и молекулярная масса исследуемого вещества, m
0 и М
0 - то же для растворителя. В ходе определений проводят экстраполяцию к бесконечно разбавленному раствору, то есть устанавливают для растворов исследуемого вещества и для растворов известного (стандартного) химического соединения. В случае криоскопии и эбулиоскопии используют зависимости соответствующих Dt
3 = Кс
и Dt
к = Еc,
где Dt
3 -понижение температуры замерзания раствора, Dt
к - повышение температуры кипения раствора, К
и Е-
соответственно криоскопические и эбулиоскопические постоянные растворителя, определяемые по стандартному растворенному веществу с точно известной молекулярной массы, с - моляльная концентрация исследуемого вещества в растворе (с = М х т х.
1000/m
0). Молекулярную массу рассчитывают по формулам: М
х = т х К.
1000/m
0 Dt
3 или М х = т х Е.
1000/m
0 Dt
к. Методы характеризуются достаточно высокой точностью, так как существуют специальные термометры (так называемые термометры Бекмана), позволяющие измерять весьма малые изменения температуры.
Для определения молекулярной массы используют также изотермическую перегонку растворителя. При этом пробу раствора исследуемого вещества вносят в камеру с насыщенным паром растворителя (при данной температуре); пары растворителя конденсируются, температура раствора повышается и после установления равновесия вновь понижается; по изменению температуры судят о количестве выделившейся теплоты испарения, которая связана с молекулярной массой растворенного вещества. В так называемых изопиестичих методах проводят изотермическую перегонку растворителя в замкнутом объеме, например в Н-образном сосуде. В одном колене сосуда находится так называемая раствор сравнения, содержащий известную массу вещества известной молекулярная масса(молярная концентрация C 1), в другом - раствор, содержащий известную массу исследуемого вещества (молярная концентрация С 2
неизвестна). Если, например, С 1 > С 2 ,
р-ритель перегоняется из второго колена в первое, пока молярные концентрации в обоих коленах не будут равны. Сопоставляя объемы полученных изопиестичких растворов, рассчитывают молекулярную массу неизвестного вещества. Для определения молекулярной массы можно измерять массу изопиестических растворов с помощью Мак-Бена, которые представляют собой две чашечки, подвешенные на пружинках в закрытом стеклянном сосуде; в одну чашечку помещают исследуемый раствор, в другую - раствор сравнения; по изменению положения чашечек определяют массы изопиестических растворов и, следовательно, молекулярную массу исследуемого вещества.
Основным методом определения атомных и молекулярных масс летучих веществ является масс-спектрометрия. Для исследования смеси соединений эффективно использование хромато-масс-спектрометрии. При малой интенсивности пика молекулярного иона применяют эффузиометрические приставки к масс-спектрометрам. Эффузиометрический способ основан на том, что скорость вытекания газа в вакуум из камеры через отверстие, диаметр которого значительно меньше среднего пути свободного пробега молекулы, обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы вещества; скорость вытекания контролируют по изменению давления в камере. Молекулярная масса летучих соединений определяют также методами газовой хроматографии с газовыми весами Мартина. Последние измеряют скорость перемещения газа в канале, соединяющем трубки, по которым текут газ-носитель и газ из хроматографической колонки, что позволяет определять разницу плотностей этих газов, зависящую от молекулярной массы исследуемого вещества.
Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.
Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10 -8 см.
Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).
Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.
Моль вещества
Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.
Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса ) вещества М r – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.
М r = (m 0) : (m 0C / 12)
где m 0 – масса молекулы (или атома) данного вещества, m 0C – масса атома углерода.
Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.
Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С 12 . Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10 -27 кг, то есть
1 а.е.м. = 1,660 * 10 -27 кг
Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса , которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).
Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:
m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 кг
Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н 2 О) будет равна:
m 0Н2О = 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10 -27 кг
Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С 12 . То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества .
Постоянная Авогадро
Количество вещества ν равно отношению числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода, то есть количеству молекул в 1 моле вещества.
ν = N / N A
где N – количество молекул в данном теле, N A – количество молекул в 1 моле вещества, из которого состоит тело.
N A – это постоянная Авогадро. Количество вещества измеряется в молях.
Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.
N A = 6,02 * 10 23 моль -1
Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля:
μ = m 0 * N A
где m 0 – масса молекулы.
Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль -1).
Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:
μ = 10 -3 * M r [кг*моль -1 ]
Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m 0 на количество молекул:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе:
ν = m / μ
Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A
Более точное определение массы атомов и молекул достигается при использовании масс-спректрометра – прибора, в котором происходит разделение пучком заряженных частиц в пространстве в зависимости от их массы заряда при помощи электрических и магнитных полей.
Для примера найдём молярную массу атома магния. Как мы выяснили выше, масса атома магния равна m0Mg = 40,3463 * 10 -27 кг. Тогда молярная масса будет:
μ = m 0Mg * N A = 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 = 2,4288 * 10 -2 кг/моль
То есть в одном моле «помещается» 2,4288 * 10 -2 кг магния. Ну или примерно 24,28 грамм.
Как видим, молярная масса (в граммах) практически равна атомной массе, указанной для элемента в таблице Менделеева. Поэтому когда указывают атомную массу, то обычно делают так:
Атомная масса магния равна 24,305 а.е.м. (г/моль).
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС (син. молекулярная масса ) - масса молекулы вещества, выраженная в углеродных единицах атомной массы (углеродная единица атомной массы - 1/12 массы атома изотопа углерода 12 C); наряду с атомными массами служит основой для всевозможных расчетов, выполняемых с помощью хим. формул и уравнений, в т. ч. расчетов, производимых в биохим. и клинико-диагностических лабораториях.
Если известна хим. формула вещества, то его М. в. может быть вычислен как сумма атомных весов (масс) атомов хим. элементов (см. Атомный вес), входящих в состав молекулы данного вещества. Напр., М. в. углекислого газа (CO 2) равен:
12,011 + 2 * 15,9994 = 44,0098.
Для веществ, находящихся в газообразном или растворенном состоянии, экспериментальные методы определения М. в. наиболее обоснованны. М. в. (М1) газа обычно определяют, измерив его относительную плотность D по газу, М. в. к-рого (М2) известен; тогда М1 = M2*D. М. в. газа можно также определить, если известна его нормальная плотность d, т. е. масса 1 л газа в граммах при давлении 760 мм рт. ст. и 0 °C. В этом случае М. в. газа равен M = 22,42*d.
Для определения М. в. растворенного вещества в таком растворителе, в к-ром это вещество не подвергается диссоциации или ассоциации, наиболее часто измеряют понижение температуры замерзания р-ра Δt (см. Криометрия), наблюдаемое при растворении а г исследуемого вещества в b г растворителя: М = (K*a*1000)/(Δt*b), где К - криометрическая (криоскопическая) постоянная растворителя.
М. в. растворенного вещества можно также определить, измерив осмотическое давление р-ра (см. Осмотическое давление). В этом случае M = (m*R*T)/p, где m - масса растворенного вещества в граммах, содержащаяся в 1 л р-ра, p - осмотическое давление в атм, T - температура в градусах по Кельвину и R - газовая постоянная в л*атм/моль*град. Этот метод с успехом применяется для определения М. в. белков, полисахаридов, нуклеиновых и других высокомолекулярных соединений (см.). М. в. белков и других биополимеров можно определить методом ультрацентрифугирования (см.).
В практике биохим., клин, и сан.-гиг. лабораторий для выполнения различного рода расчетов широко пользуются также единицей количества вещества, называемой молем.
Моль - это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12 C. Число молекул, атомов или других структурных единиц, содержащихся в одном моле любого вещества, называемое числом Авогадро, определено с большой точностью. Для практических расчетов его принимают равным
6,023*10 23 моль -1 .
Масса одного моля вещества, выраженная в граммах, численно равная М. в. вещества, называется мольной массой, или грамм-молекулой.
Библиография: Белки, под ред. Г. Нейрата и К. Бэйли, пер. с англ., т. 2, с. 276, М., 195 6: Гауровиц Ф. Химия и функция белков, пер. с англ., М., 1965; Ост-вальд-Лютер - Дру кер, Физикохимические измерения, пер. с нем., ч. 1, €. 294, Л., 1935.
Молекулярная масса - одно из основных понятий в современной химии. Ее ввод стал возможным после научного обоснования утверждения Авогадро о том, что многие вещества состоят из мельчайших частиц - молекул, каждая из которых, в свою очередь, состоит из атомов. Этим суждением наука во многом обязана итальянскому химику Амадео Авогадро, который научно обосновал молекулярное строение веществ и подарил химии многие важнейшие понятия и законы.
Единицы масс элементов
Первоначально за базовую единицу атомной и молекулярной массы брали атом водорода как наиболее легкого из элементов во Вселенной. Но атомные массы в большинстве своем вычислялись но основе их кислородных соединений, поэтому было принято решение выбрать новый эталон для определения атомных масс. Атомную массу кислорода приняли равной 15, атомную массу самого легкого вещества на Земле, водорода, - 1. В 1961 году кислородная система определения веса была общепринятой, но создавала определенные неудобства.
В 1961 году была принята новая шкала относительных атомных масс, эталоном для которой стал изотоп углерода 12 С. Атомная единица массы (сокращенно а.е.м.) составляет 1/12 часть массы этого эталона. В настоящее время атомной массой называют массу атома, которая должна быть выражена в а.е.м.
Масса молекул
Масса молекула любого вещества равна сумме масс всех атомов, образующих данную молекулу. Самая легкая молекулярная масса газа у водорода, его соединение пишется как Н 2 и имеет значение, приближенное к двум. Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Значит, ее молекулярная масса равна 15,994 + 2*1.0079=18.0152 а.е.м. Самые большие молекулярные массы имеют сложные органические соединения - белки и аминокислоты. Молекулярная масса структурной единицы белка колеблется от 600 до 10 6 и выше, в зависимости от количества пептидных цепей в этой макромолекулярной структуре.
Моль
Одновременно со стандартными единицами массы и объема в химии используется совершенно особая системная единица - моль.
Моль - это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц (ионов, атомов, молекул, электронов), столько содержится в 12 граммах изотопа 12 С.
При применении меры количества вещества необходимо указывать, какие именно структурные единицы имеются в виду. Как следует из понятия «моль», в каждом отдельном случае следует точно указывать, о каких структурных единицах идет речь - например, моль ионов Н + , моль молекул Н 2 и прочее.
Молярная и молекулярная масса
Масса количества вещества в 1 моль измеряется в г/моль и называется молярной массой. Отношение между молекулярной и молярной массой можно записать в виде уравнения
ν = k × m/M, где к - коэффициент пропорциональности.
Нетрудно сказать, что для любых соотношений коэффициент пропорциональности будет равен единице. Действительно, изотоп углерода имеет относительную молекулярную массу 12 а.е.м, а, согласно определению, молярная масса этого вещества равна 12 г/моль. Отношение молекулярной массы к молярной равно 1. Отсюда можно сделать вывод, что молярная и молекулярная масса имеют одинаковые числовые значения.
Объемы газов
Как известно, все окружающие нас вещества могут пребывать в твердом, жидком или газообразном агрегатном состоянии. Для твердых тел наиболее распространенной базовой мерой является масса, для твердых и жидких - объем. Это связано с тем, что твердые тела сохраняют свою форму и конечные размеры, Жидкие и газообразные вещества конечных размеров не имеют. Особенность любого газа состоит в том, что между его структурными единицами - молекулами, атомами, ионами - расстояние во много раз больше, чем такие же расстояния в жидкостях или твердых телах. Например, один моль воды в нормальных условиях занимает объем 18 мл - приблизительно столько же вмещается в одну столовую ложку. Объем одного моля мелкокристаллической поваренной соли - 58,5 мл, а объем 1 моля сахара больше моля воды в 20 раз. Для газов места требуется еще больше. Один моль азота при нормальных условиях занимает объем, в 1240 раз больший, чем один моль воды.
Таким образом, объемы газообразных веществ существенно отличаются от объемов жидких и твердых. Это обусловлено разностью растояний между молекулами веществ в различных агрегатных состояниях.
Нормальные условия
Состояние любого газа сильно зависит от температуры и давления. Например, азот при температуре в 20 °С занимает объем в 24 литра, а при 100 °С при том же самом давлении - 30,6 литров. Химики учли такую зависимость, поэтому было принято решение сводить все операции и измерения с газообразными веществами к нормальным условиям. Во всем мире параметры нормальных условий одинаковы. Для газообразных химических веществ это:
- Температура в 0°С.
- Давление в 101,3 кПа.
Для нормальных условий принято специальное сокращение - н.у. Иногда в задачах это обозначение не пишется, тогда следует внимательно перечитать условия задачи и привести заданные параметры газа к нормальным условиям.
Расчет объема 1 моля газа
В качестве примера несложно выполнить расчет одного моля любого газа, например азота. Для этого сначала нужно найти значение его относительной молекулярной массы:
М r (N 2)= 2×14=28.
Поскольку относительная молекулярная масса вещества численно равна молярной, то M(N 2)=28 г/ моль.
Опытным путем выяснено, что при нормальных условиях плотность азота равна 1,25 г/литр.
Подставим это значение в стандартную формулу, известную со школьного курса физики, где:
- V — объем газа;
- m — масса газа;
- ρ — плотность газа.
Получим, что молярный объем азота при нормальных условиях
V(N 2)= 25г/моль: 1,25 г/ литр =22,4 л/ моль.
Получается, что один моль азота занимает 22,4 литра.
Если выполнить такую операцию со всеми существующими газовыми веществам, можно прийти к удивительному выводу: объем любого газа при нормальных условиях равен 22,4 литра. Вне зависимости от того, о каком газе идет речь, какова его структура и физико-химические характеристики, один моль этого газа будет занимать объем 22,4 литра.
Молярный объем газа - одна из важнейших констант в химии. Эта постоянная позволяет решить многие химические задачи, связанные с измерением свойств газов при нормальных условиях.
Итоги
Молекулярная масса газообразных веществ важна для определения количества вещества. А если исследователь знает количество вещества того или иного газа, он может определить массу или объем такого газа. Для одной и той же порции газообразного вещества одновременно выполняются условия:
ν = m/ M ν= V/ V m.
Если убрать постоянную ν, можно уравнять эти два выражения:
Так можно вычислить массу одной порции вещества и его объем, а также становится известной молекулярная масса исследуемого вещества. Применяя эту формулу, можно легко вычислить соотношение объем-масса. При приведении данной формулы к виду M= m V m /V станет известна молярная масса искомого соединения. Для того чтобы вычислить это значение, достаточно узнать массу и объем исследуемого газа.
Следует помнить, что строгое соответствие реальной молекулярной массы вещества к той, что найдена по формуле, невозможно. Любой газ содержит массу примесей и добавок, которые вносят определенные изменения в его структуру и влияют на определение его массы. Но эти колебания вносят изменения в третью или четвертую цифру после запятой в найденном результате. Поэтому для школьных задач и экспериментов найденные результаты вполне правдоподобны.
Загрузка...