物質の分子量を調べる。 モル質量

これを行うには、この分子内のすべての原子の質量を合計する必要があります。

例 1. 水分子 H2O には、2 つの水素原子と 1 つの酸素原子があります。 水素の原子量 = 1、酸素 = 16。したがって、水の分子量は 1 + 1 + 16 = 18 原子質量単位、水のモル質量 = 18 g/mol となります。

例 2. 硫酸 H 2 SO 4 の分子には、2 つの水素原子、1 つの硫黄原子、および 4 つの酸素原子があります。 したがって、この物質の分子量は 1 2 + 32 + 4 16 = 98 amu となり、モル質量は 98 g/mol となります。

例 3. 硫酸アルミニウム Al 2 (SO 4) 3 の分子には、2 個のアルミニウム原子、3 個の硫黄原子、および 12 個の酸素原子があります。 この物質の分子量は 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 amu、モル質量は 342 g/mol です。

モル、モル質量

モル質量は、物質の量に対する物質の質量の比率です。 M(x) = m(x)/n(x)、(1)

ここで、M(x) は物質 X のモル質量、m(x) は物質 X の質量、n(x) は物質 X の量です。

モル質量の SI 単位は kg/mol ですが、一般的に使用される単位は g/mol です。 質量の単位 - g、kg。

物質の量を表すSI単位はモルです。

1 モルは、6.02 · 10 23 個のこの物質の分子を含む物質の量です。

化学の問題は物質の量によって解決されます。 基本的な公式を覚えておく必要があります。

n(x) =m(x)/ M(x)

または一般式: n(x) =m(x)/M(x) = V(x)/Vm = N/NA A、(2)

ここで、V(x) は物質 X(l) の体積、V m は通常の状態でのガスのモル体積です。 (22.4 l/mol)、N は粒子の数、NA はアボガドロ定数 (6.02 · 10 23) です。

例 1. 物質量 0.6 mol のヨウ化ナトリウム NaI の質量を測定します。

例２．重さ４０．４ｇの四ホウ酸ナトリウムＮａ ２ Ｂ ４ Ｏ ７ に含まれる原子状ホウ素の量を測定する。

原子と分子は物質の最小の粒子であるため、原子の 1 つの質量を測定単位として選択し、選択した原子に対する他の原子の質量を表すことができます。 それでは、モル質量とは何ですか、またその寸法は何でしょうか?

モル質量とは何ですか?

原子質量理論の創始者は科学者ダルトンであり、原子質量表を作成し、水素原子の質量を 1 つとみなしました。

モル質量は、物質 1 モルの質量です。 モルとは、化学プロセスに関与する一定数の小さな粒子を含む物質の量のことです。 1モルに含まれる分子の数をアボガドロ数といいます。 この値は一定であり、変化しません。

米。 1. アボガドロ数の公式。

したがって、物質のモル質量は、6.02 * 10^23 個の素粒子を含む 1 モルの質量です。

アボガドロ数は、等体積の気体中の分子の数が常に同じであることを証明したイタリアの科学者アメデオ・アバガドロにちなんでその名前が付けられました。

国際 SI システムにおけるモル質量は kg/mol で測定されますが、この値は通常グラム/モルで表されます。 この量は英語の文字 M で示され、モル質量の式は次のとおりです。

ここで、m は物質の質量、v は物質の量です。

米。 2. モル質量の計算。

物質のモル質量を調べるにはどうすればよいですか?

D.I. メンデレーエフの表は、特定の物質のモル質量を計算するのに役立ちます。 たとえば硫酸の場合、その式は H 2 SO 4 です。 次に、表に戻って、酸に含まれる各元素の原子量を見てみましょう。 硫酸は、水素、硫黄、酸素の 3 つの元素で構成されています。 これらの元素の原子量はそれぞれ 1、32、16 です。

総分子量は 98 原子質量単位 (1*2+32+16*4) に等しいことがわかります。 したがって、硫酸 1 モルの重さは 98 グラムであることがわかりました。

物質の構造単位が分子である場合、物質のモル質量は数値的には相対分子質量に等しくなります。 物質の構造単位が原子である場合、物質のモル質量は相対原子質量と等しくなります。

1961 年まで、酸素原子は原子質量単位として扱われていましたが、原子全体ではなく、その 1/16 が単位として扱われていました。 同時に、質量の化学単位と物理単位は同じではありませんでした。 化学物質は物理物質より 0.03% 多かった。

現在、物理学と化学では統一された測定システムが採用されています。 標準として 炭素原子の質量の 1/12 が選択されます。

米。 3. 炭素の原子量の単位の式。

あらゆるガスまたは蒸気のモル質量は非常に簡単に測定できます。 コントロールを使用するだけで十分です。 同じ体積の気体物質は、同じ温度では他の気体物質の量が等しい。 蒸気の体積を測定するよく知られた方法は、押しのけられた空気の量を求めることです。 このプロセスは、測定装置につながる側枝を使用して実行されます。

モル質量の概念は化学にとって非常に重要です。 その計算は、ポリマー複合体の作成や他の多くの反応に必要です。 医薬品では、物質中の特定の物質の濃度はモル質量を使用して決定されます。 また、生化学研究 (元素内の代謝プロセス) を行う場合、モル質量は重要です。

今日、科学の発展のおかげで、ヘモグロビンを含む血液のほぼすべての成分の分子量が判明しています。

化学では、分子の絶対質量は使用されませんが、相対分子質量が使用されます。 分子の質量が炭素原子の質量の 1/12 よりも何倍大きいかを示します。 この量は Mr. によって示されます。

相対分子量は、その構成原子の相対原子量の合計に等しくなります。 水の相対分子量を計算してみましょう。

水分子には 2 つの水素原子と 1 つの酸素原子が含まれていることはご存知でしょう。 その場合、その相対分子量は、各化学元素の相対原子量と水分子の原子数の積の合計に等しくなります。

気体物質の相対分子量がわかれば、それらの密度を比較することができます。つまり、ある気体と別の気体の相対密度 - D(A/B) を計算できます。 ガス A とガス B の相対密度は、それらの相対分子量の比に等しくなります。

二酸化炭素と水素の相対密度を計算してみましょう。

ここで、二酸化炭素と水素の相対密度を計算します。

D(アーク/ハイド) = Mr(アーク) : Mr(ハイド) = 44:2 = 22。

したがって、二酸化炭素は水素より 22 倍重いことになります。

ご存知のとおり、アボガドロの法則は気体物質にのみ適用されます。 しかし、化学者は、液体または固体の物質の分子の数と部分についてのアイデアを持っている必要があります。 したがって、物質内の分子の数を比較するために、化学者は次の値を導入しました。 モル質量 .

モル質量が示されます M、数値的には相対分子量と同じです。

物質の質量とそのモル質量の比は次のように呼ばれます。 物質の量 .

物質の量が表示されています n。 これは、質量と体積とともに、物質の一部の定量的な特性です。 物質の量はモル単位で測定されます。

「モール」という言葉は「分子」という言葉から来ています。 ある物質の同量の分子の数は同じです。

物質 1 モルには粒子 (分子など) が含まれることが実験的に確認されています。 この数はアボガドロ数と呼ばれます。 そして、それに測定単位 - 1/mol を追加すると、それは物理量 - アボガドロ定数となり、NA で示されます。

モル質量は g/mol で測定されます。 モル質量の物理的意味は、この質量が物質の 1 モルであるということです。

アボガドロの法則によれば、1 モルの気体は同じ体積を占めます。 1 モルのガスの体積はモル体積と呼ばれ、Vn で表されます。

通常の条件 (0 °C、常圧 - 1 atm、760 mm Hg、または 101.3 kPa) では、モル体積は 22.4 l/mol です。

この場合、地上のガス物質の量は次のようになります。 ガス体積とモル体積の比として計算できます。

タスク1。 水180gに相当する物質の量はどれくらいですか?

タスク2. 6 mol の二酸化炭素が占めるゼロレベルの体積を計算してみましょう。

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これを行うには、周期表を使用する必要があります。 元素のセルには、ほとんどの場合、小数点以下 3 ～ 4 桁までの正確な数値が表示されます。これは、この元素の相対分子量 (モル質量) です。 通常、分子量は適切な数学的規則に従って四捨五入されますが、塩素は例外です。塩素原子の分子量は 35.5 です。 複合物質の分子量は、その構成要素の分子量の合計に等しくなります。 たとえば、水はH2Oです。 水素の分子量は 1、酸素 - 16 です。これは、水の分子量が 2 * 1 + 16 = 18 g/mol であることを意味します。

物質のモル質量を決定するには、次のことが必要です。

• 化学元素の周期表を持っています。 メンデレーエフ。
• 問題の物質の式に含まれる各元素の原子の数を知っている。
• 「モル質量」、「モル」という概念の定義を知っています。

物質の式

物質を記述するには、その物質の 1 分子に何個の原子が含まれ、どのような型が含まれているかを知る必要があります。 たとえば、不活性ガスのクリプトンは、通常の条件（大気圧 101325 Pa = 760 mm Hg、温度 273.15 K = 0°C）下では原子の形で Kr として存在します。 一酸化炭素分子は 2 つの炭素原子 C と 1 つの酸素原子 O: CO2 から構成されます。 そして、冷蔵庫の冷却剤であるフレオン 134 は、より複雑な化学式 CF3CFH2 を持っています。

定義

モル質量 Mr は、g/mol で測定される物質 1 モルの質量です。

モルは、特定の種類の特定の数の原子を含む物質の量です。 12 g の炭素同位体 C-12 に含まれる原子の数として定義され、アボガドロ定数 N = 6.022 * 10^23 に等しい 1/モル

モル質量の計算

物質のモル質量 Mr を求めるには、D.I. の元素周期表を用いて、その物質に含まれる各元素の原子量 Ar を求める必要があります。 メンデレーエフは、各元素の原子の数を知っています。

たとえば、四ホウ酸ナトリウム Na2B4O7 * 10 H2O のモル質量 Mr は次のようになります。

M r (Na2B4O7 * 10 H2O) = 2 * Ar (Na) + 4 * Ar (B) + 7 * Ar (O) + 10* 2 * Ar (H) + 10 * Ar (O) = 2 * 23 + 4 * 11 + 7 * 16 + 10* 2 * 1 * 16 = 223 g/mol。

実際の化学および理論化学では、分子 (分子量の概念に置き換えられることがよくありますが、これは正しくありません) と分子量という 2 つの概念が存在し、実用的に重要です。 これらの量はどちらも、単純物質または複雑な物質の組成によって異なります。

分子的に判断する方法は？ これらの物理量はどちらも、例えば秤で物質の重さを量るなどの直接測定では見つけることができません（またはほとんど見つけることができません）。 それらは、化合物の化学式とすべての元素の原子量に基づいて計算されます。 これらの量は数値的には同じですが、次元が異なります。 原子質量単位で表され、従来の量であり、a と指定されます。 e.m.、そして別の名前 - 「ダルトン」。 モル質量の単位は g/mol で表されます。

分子が 1 つの原子で構成されている単純な物質の分子量は、メンデレーエフの周期表に示されている原子質量に等しい。 たとえば、次のような場合です。

• ナトリウム (Na) - 22.99 a. 食べる。;
• 鉄（Fe） - 55.85a。 食べる。;
• 硫黄(S) - 32.064a。 食べる。;
• アルゴン (Ar) - 39.948 a。 食べる。;
• カリウム (K) - 39.102 a. 食べる。

また、分子が化学元素のいくつかの原子で構成されている単体物質の分子量は、元素の原子量と分子内の原子の数の積として計算されます。 たとえば、次のような場合です。

• 酸素(O2) - 16. 2 = 32a。 食べる。;
• 窒素 (N2) - 14.2 = 28 a. 食べる。;
• 塩素(Cl2) - 35。 2 = 70a。 食べる。;
• オゾン(O3) - 16. 3 = 48a。 食べる。

分子量は、分子に含まれる各元素の原子量と原子数の積を合計することによって計算されます。 たとえば、次のような場合です。

• (HCl) - 2 + 35 = 37 a. 食べる。;
• (CO) - 12 + 16 = 28 a. 食べる。;
• 二酸化炭素 (CO2) - 12 + 16。 2 = 44a。 食べる。

しかし、物質のモル質量はどうやって調べればよいのでしょうか?

これは特定の物質の単位量の質量をモルで表すため、これを行うのは難しくありません。 つまり、各物質の計算された分子量に 1 g/mol に等しい定数値を掛けると、その分子量が得られます。 たとえば、モル質量 (CO2) はどのようにして求めますか? (12 + 16.2).1 g/mol = 44 g/mol、つまり MCO2 = 44 g/mol となります。 単体の物質、つまり元素の原子を 1 つだけ含む分子の場合、この指標は g/mol で表され、数値的には元素の原子量と一致します。 たとえば、硫黄の場合、MS = 32.064 g/mol。 分子が複数の原子で構成されている単体物質のモル質量を求める方法は、酸素の例を使用して考えることができます: MO2 = 16。 2 = 32 g/mol。

ここでは、特定の単純な物質または複雑な物質の例が示されています。 しかし、複数の成分からなる生成物のモル質量を求めることは可能でしょうか、またどのようにして求めるのでしょうか? 分子量と同様、多成分混合物のモル質量も付加的な量です。 これは、成分のモル質量と混合物におけるその割合の積の合計です: M = ∑Mi。 Xi、つまり平均分子量と平均分子量の両方を計算できます。

約 75.5% の窒素、23.15% の酸素、1.29% のアルゴン、および 0.046% の二酸化炭素を含む空気の例を使用すると (少量含まれる残りの不純物は無視できます): Mair = 28。 0.755 + 32。 0.2315 + 40 。 0.129 + 44 。 0.00046 = 29.08424 g/mol ≈ 29 g/mol。

周期表に示されている原子質量の決定精度が異なる場合、物質のモル質量を求めるにはどうすればよいでしょうか? 一部の元素では 10 分の 1 の精度で示され、他の元素では 100 分の 1 の精度で示され、その他の元素では 1000 分の 1 の精度で示され、ラドンなどの元素では 10 分の 1 の精度で示され、マンガンの場合は 10,000 分の 1 の精度で示されます。

モル質量を計算する場合、化学物質または試薬自体の純度によって大きな誤差が生じる場合に実用化されるため、最大 10 分の 1 より高い精度で計算を実行することは意味がありません。 これらの計算はすべて近似値です。 しかし、化学者がより高い精度を必要とする場合、特定の手順を使用して適切な補正が行われます。つまり、溶液の力価が確立され、標準サンプルを使用して校正が行われます。