كيفية حساب الكتلة المولية لصيغة المادة. الكتلة المولية ومعناها وحسابها. تحديد الكتلة المولية للغازات
يعتبر معظم طلاب المدارس الثانوية أن الكيمياء من أصعب المواد وأكثرها إزعاجًا بالنسبة لهم. في الواقع، الكيمياء ليست أكثر تعقيدًا من الفيزياء أو الرياضيات، وفي بعض الحالات تكون أكثر إثارة للاهتمام منهما. العديد من الطلاب، الذين لم يبدأوا بعد في دراسة الكيمياء، يخافون منها بالفعل دون بوعي، بعد أن سمعوا الكثير من المراجعات من طلاب المدارس الثانوية حول كل "أهوال" هذا الموضوع و "طغيان" معلمه.
سبب آخر لصعوبة الكيمياء هو أنها تستخدم بعض المفاهيم والمصطلحات الأساسية المحددة التي لم يواجهها الطالب من قبل والتي يصعب العثور على قياس لها في الحياة اليومية. بدون تفسير مناسب من المعلم، تظل هذه المصطلحات غير مفهومة من قبل الطلاب، مما يعقد العملية اللاحقة بأكملها لدراسة الكيمياء.
أحد هذه المصطلحات هو مفهوم الكتلة المولية للمادة ومهمة العثور عليها. وهذا هو أساس أساسيات موضوع الكيمياء بأكمله.
ما هي الكتلة المولية للمادة
التعريف الكلاسيكي هو ذلك الكتلة الموليةهي كتلة مول واحد من المادة. يبدو كل شيء بسيطًا، لكن يبقى من غير الواضح ما هي "الفثة الواحدة" وما إذا كانت لها أي علاقة بالحشرات.
خلد- هي كمية المادة التي تحتوي على عدد معين من الجزيئات، على وجه الدقة، 6.02 ∙ 10 23. ويسمى هذا الرقم بالرقم الثابت أو رقم أفوجادرو.
جميع المواد الكيميائية لها تركيبات وأحجام جزيئية مختلفة. لذلك، إذا كنت تأخذ حصة واحدة تتكون من 6.02 ∙ 10 23 جزيء، فإن المواد المختلفة سيكون لها حجمها وكتلة هذا الجزء. ستكون كتلة هذا الجزء هي الكتلة المولية لمادة معينة. يُشار إلى الكتلة المولية تقليديًا في الكيمياء بالحرف M ولها أبعاد g/mol وkg/mol.
كيفية العثور على الكتلة المولية للمادة
قبل أن تبدأ في حساب الكتلة المولية لأي مادة، عليك أن تفهم بوضوح المفاهيم الأساسية المرتبطة بها.
- الكتلة المولية للمادةتساوي عددياً الكتلة الجزيئية النسبية إذا كانت الوحدات البنائية للمادة هي جزيئات. يمكن أيضًا أن تكون الكتلة المولية للمادة مساوية للكتلة الذرية النسبية إذا كانت الوحدات الهيكلية للمادة هي الذرات.
- الكتلة الذرية النسبيةيوضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة عنصر كيميائي معين أكبر من القيمة الثابتة المحددة مسبقًا والتي يتم من خلالها أخذ كتلة 1/12 من ذرة الكربون. تم تقديم مفهوم الكتلة الذرية النسبية من أجل الراحة، حيث يصعب على الشخص التعامل مع أعداد صغيرة مثل كتلة ذرة واحدة.
- إذا كانت المادة تتكون من أيونات، ففي هذه الحالة نتحدث عن قريبها كتلة الصيغة. على سبيل المثال، تتكون مادة كربونات الكالسيوم CaCO 3 من أيونات.
- يمكن العثور على الكتلة الذرية النسبية لمادة عنصر كيميائي معين في الجدول الدوري. على سبيل المثال، بالنسبة للعنصر الكيميائي الكربون، الكتلة الذرية النسبية هي 12.011. الكتلة الذرية النسبية ليس لها وحدات قياس. ستكون الكتلة المولية للكربون مساوية، كما ذكرنا أعلاه، للكتلة الذرية النسبية، ولكن في نفس الوقت سيكون لها وحدات قياس. أي أن الكتلة المولية للكربون ستكون 12 جم/مول. هذا يعني أن 6.02 ∙ 10 23 ذرة كربون تزن 12 جرامًا.
- يمكن العثور على الكتلة الجزيئية النسبية كمجموع الكتل الذرية لجميع العناصر الكيميائية التي تشكل جزيء المادة. دعونا نفكر في ذلك باستخدام مثال ثاني أكسيد الكربون، أو كما يسميه الجميع ثاني أكسيد الكربون، والذي له الصيغة CO 2.
يحتوي جزيء ثاني أكسيد الكربون على ذرة كربون واحدة وذرتين أكسجين. باستخدام الجدول الدوري نجد أن الكتلة الجزيئية النسبية لثاني أكسيد الكربون تساوي 12 + 16 ∙ 2 = 44 جم/مول. هذه هي بالضبط كتلة جزء ثاني أكسيد الكربون، الذي يتكون من 6.02 ∙ 10 23 جزيء.
- الصيغة الكلاسيكية لإيجاد الكتلة المولية للمادة في الكيمياء هي كما يلي:
م = م / ن
حيث m هي كتلة المادة g؛
n هو عدد مولات المادة، أي عدد أجزاء 6.02 ∙ 10 23 جزيء أو ذرات أو أيونات تحتوي عليها، مولات.وبناء على ذلك، يمكن تحديد عدد مولات المادة بالصيغة:
ن = ن / نا
حيث N هو العدد الإجمالي للذرات أو الجزيئات؛
N a هو رقم أو ثابت أفوجادرو، ويساوي 6.02 ∙ 10 23.تعتمد معظم المشكلات في العثور على الكتلة المولية لمادة ما في الكيمياء على هاتين الصيغتين. من غير المرجح أن يكون استخدام علاقتين مترابطتين صعوبة لا يمكن التغلب عليها بالنسبة لمعظم الناس. الشيء الرئيسي هو فهم جوهر المفاهيم الأساسية مثل المول والكتلة المولية والكتلة الذرية النسبية، ومن ثم لن يسبب لك حل المشكلات في الكيمياء أي صعوبات.
لحل معظم مسائل الكيمياء النموذجية، يمكنك أيضًا إضافة أحد الشروط المعروفة: عدد الجزيئات، أو عدد الشامات، أو كتلة المادة. أسفل الزر احسبوبعد النقر عليه، سيتم تقديم حل كامل للمشكلة بناءً على البيانات الأولية المدخلة.
إذا كانت هناك أقواس في الصيغة الكيميائية للمادة، فقم بتوسيعها بإضافة المؤشر المقابل لكل عنصر. على سبيل المثال، بدلاً من الصيغة الكلاسيكية لهيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH) 2، استخدم الصيغة التالية للمادة الكيميائية CaO 2 H 2 في الآلة الحاسبة.
الكيمياء هي علم كمي. لا يكفي معرفة ما سيحدث في رد فعل معين. عليك أن تعرف كم ستحصل عليه وكيف سيكون رد الفعل، وهذا يعتمد على أرقام محددة. ولذلك، فإن مسألة كيفية العثور على الكتلة المولية ذات صلة بكل من تلاميذ المدارس والعلماء. هاتان الفئتان فقط تطرحان مثل هذا السؤال في مواقف مختلفة. تلاميذ المدارس - عندما يحتاجون إلى حل مشكلة ما. لكن العلماء - عندما تكون صيغة المادة غير واضحة، ومن خلال الكتلة المولية يمكنهم معرفة نوع القنطور الناتج عن التفاعل.
على سبيل المثال
سنتحدث أكثر عن تفسير المدرسة لهذه القضية. إذا كنت تعرف الصيغة الدقيقة للمادة، تصبح المهمة بدائية. لنأخذ صيغة الملح NaCl. للعثور على الكتلة المولية للمادة بأكملها، يتم النظر إلى الأوزان الذرية لـ Na وCl من الجدول. لكن لا تخلط بينه وبين العدد الذري، فهو لا يوضح الوزن، بل الشحنة الكهربائية للنواة. نظرًا لوجود ذرة واحدة فقط من كل عنصر في جزيء NaCl، فلا داعي لمضاعفة الأوزان، حيث يتم جمع الأوزان ببساطة، لأنها تشكل جزيءًا واحدًا. إنها مسألة مختلفة مع الجزيئات الأكثر تعقيدًا مثل نترات الكالسيوم Ca(NO 3) 2. في هذه الحالة، هناك ذرة كالسيوم واحدة وذرتان نيتروجين وست ذرات أكسجين لكل جزيء. ومن ثم، يتم ضرب الوزن الذري للنيتروجين في اثنين، والأكسجين في ستة. بعد ذلك، تضاف كتلتان من النيتروجين وستة كتل من الأكسجين إلى كتلة ذرة الكالسيوم. وهكذا تحصل على الكتلة المولية المطلوبة. بهذه الطريقة يمكنك إجراء الحسابات التي ستساعدك على التنبؤ بكمية المادة الناتجة في التفاعل.
تحليل "المعطى:"
لكن يمكن طرح المهمة بشكل مختلف. أنت لا تعرف بالضبط ما هي المادة التي تم إنتاجها في التفاعل، أنت تعرف فقط تركيبها العنصري. كيفية العثور على الكتلة المولية في هذه الحالة؟ عادة في هذه الحالة يتم إعطاء الكمية الكيميائية للمادة والكتلة الناتجة (فيزيائية بسيطة) بشكل مباشر أو غير مباشر. ما عليك سوى تقسيم الكتلة على الكمية الكيميائية - وستحصل على ما تبحث عنه. ربما لن يتم إعطاء القيمة الأولى أو الثانية بشكل مباشر، وسوف تحتاج إلى إجراء حسابات أو تكهن واقتراح فرضيات إذا كانت هذه مشكلة معقدة. لكن في الكيمياء من الأفضل عدم الاعتماد على الصيغ الجاهزة، ولكن التفكير بنفسك، وحل المشكلة المطروحة عليك. التفكير المستقل هو علامة على الكيميائي الموهوب.
الحالات الخاصة والكيميائيين "الكبار".
كيفية تحديد الكتلة المولية للغاز من عائلة الهالوجين؟ عادة ما توجد جزيئاتها في شكل ثنائي الذرة. ما عليك سوى العثور على العنصر المقابل في الجدول وضربه بالنصف. كن حذرا عند حل مشاكل الكيمياء العضوية. كيفية العثور على الكتلة المولية في هذا المجال من الكيمياء؟ كما هو الحال في الآخرين، ولكن عليك أن تتذكر أن العثور عليه لا يضمن لك الصيغة النهائية للمادة. للتعرف عليه، تحتاج إلى معلومات أخرى - حول الخواص الكيميائية للمادة غير المعروفة قيد الدراسة. هذه هي بالضبط المشكلة التي يتم حلها عادةً بواسطة الكيميائيين والطلاب المحترفين "الكبار" في الأولمبياد رفيعة المستوى. حل مشكلة "كيف تجد الكتلة المولية؟" - بالنسبة لهم هذه مجرد بداية الرحلة. ويأخذون في الاعتبار عددًا كبيرًا من المشاكل والأخطاء.
يمارس!
كيفية العثور على الكتلة المولية للمادة؟ ستحتاج إلى الجدول الدوري (في المواقف البسيطة) والبيانات الرقمية للمسألة. يتطلب هذا النوع من المهام تطوير التلقائية، وتدريجيًا ستختفي الصعوبات تمامًا.
لتحديد الكتلة المولية للمواد من الضروري:
- لديك جدول النظام الدوري للعناصر الكيميائية D.I. مندليف.
- معرفة عدد ذرات كل عنصر في صيغة المادة المعنية؛
- تعرف على تعريف مفاهيم "الكتلة المولية"، "الخلد".
صيغة المادة
لوصف مادة ما، من الضروري معرفة عدد الذرات ونوع الجزيء الواحد من المادة المعنية. على سبيل المثال، يوجد غاز الكريبتون الخامل في الظروف العادية (الضغط الجوي 101325 باسكال = 760 ملم زئبق، ودرجة الحرارة 273.15 كلفن = 0 درجة مئوية) في الشكل الذري Kr. يتكون جزيء أول أكسيد الكربون من ذرتي كربون C وذرة أكسجين O: CO2. ومبرد الثلاجة - الفريون 134 - له صيغة أكثر تعقيدًا: CF3CFH2.
تعريفات
الكتلة المولية Mr هي كتلة مول واحد من المادة، وتقاس بوحدة جرام/مول.
المول هو كمية من المادة تحتوي على عدد معين من الذرات من نوع معين. يتم تعريفه على أنه عدد الذرات الموجودة في 12 جم من نظير الكربون C-12 ويساوي ثابت أفوجادرو N = 6.022 * 10^23 1/مول.
حساب الكتلة المولية
لتحديد الكتلة المولية السيد لمادة ما، من الضروري معرفة الكتلة الذرية Ar لكل عنصر مدرج في المادة، باستخدام جدول النظام الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف، ومعرفة عدد ذرات كل عنصر.
على سبيل المثال، الكتلة المولية Mr لرباعي بورات الصوديوم Na2B4O7 * 10 H2O هي:
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 جم / مول.
للقيام بذلك، تحتاج إلى استخدام الجدول الدوري. في خلية أي عنصر، يتم إعطاء رقم، في أغلب الأحيان، بدقة تصل إلى 3-4 منازل عشرية - هذه هي الكتلة الجزيئية النسبية (الكتلة المولية) لهذا العنصر. عادة، يتم تقريب الوزن الجزيئي وفقًا للقواعد الرياضية المناسبة، باستثناء الكلور - فالوزن الجزيئي لذرة الكلور هو 35.5. الوزن الجزيئي لمادة معقدة يساوي مجموع الأوزان الجزيئية للعناصر المكونة لها. على سبيل المثال، الماء هو H2O. الوزن الجزيئي للهيدروجين هو 1، الأكسجين - 16. وهذا يعني أن الوزن الجزيئي للماء هو 2 * 1 + 16 = 18 جم/مول.
في قسم السؤال كيفية العثور على الكتلة المولية لمادة في الجدول الدوري؟ كيف يتم قياسه؟ قدمها المؤلف رئيسأفضل إجابة هي الكتلة المولية بالجرام تساوي الكتلة الذرية النسبية في الجدول الدوري.
على سبيل المثال، الكتلة المولية للكربون M (C) = 12 جم/مول.
الإجابة من طاقم عمل[مبتدئ]
الكتلة المولية للمادة هي كتلة 1 مول من المادة.
في الجدول الدوري مكتوب على اليمين في منتصف الخلية.
1 مول من المادة هو رقم يساوي 6.02214179(30)×10^23 (رقم أفوجادرو)
من الناحية النظرية البحتة يمكن أن يكون هناك حتى 1 مول من البرتقال. ولكن أعتقد أنه سيكون كثيرا :)
لذلك، يتم قياس المواد الكيميائية فقط بواسطة الشامات.
الإجابة من شيفرون[المعلم]
الإجابة من إيجور بونومارينكو[مبتدئ]
مدموزيل! إذا كنت تريد تحديد المادة، فباستخدام هذا المثال سيكون من الأسهل بكثير شرح كيفية العثور على الكتلة المولية لهذه المادة، مع وجود الجدول الدوري في متناول اليد.
حسنًا، إذا كان ذلك مفيدًا، فلنستخدم حمض الكبريتيك كمثال. صيغته هي H2SO4. يحتوي الجزيء على ذرتين هيدروجين وذرة كبريت واحدة وأربع ذرات أكسجين. الآن جاء دور الجدول الدوري: نأخذ الكتل الذرية النسبية (المقربة) من هناك: الهيدروجين - 1، الكبريت - 32، الأكسجين - 16. الآن نجمع هذه الكتل، مع الأخذ في الاعتبار تكوين الجزيء، والذي موصوف أعلاه:
M(H2SO4) = 2A(H) + A(S) + 4A(O) = 2*1 + 32 + 4*16 = 98
ما حصلنا عليه هو الوزن الجزيئي النسبي. المولي يساويه عدديا ولكن له بعد. بالنسبة لحمض الكبريتيك فهو 98 جم / مول.
الكتلة الذرية ويكيبيديا
انظر إلى مقالة ويكيبيديا حول الكتلة الذرية
تعريف
تسمى نسبة كتلة المادة (م) إلى كميتها (ن). الكتلة المولية للمادة:
يتم التعبير عن الكتلة المولية عادةً بوحدة جرام/مول، وفي كثير من الأحيان تكون وحدة كجم/كمول. بما أن المول الواحد من أي مادة يحتوي على نفس العدد من الوحدات الهيكلية، فإن الكتلة المولية للمادة تتناسب مع كتلة الوحدة الهيكلية المقابلة، أي. الكتلة الذرية النسبية لمادة معينة (M r):
حيث κ هو معامل التناسب، وهو نفسه بالنسبة لجميع المواد. الوزن الجزيئي النسبي هو كمية بلا أبعاد. ويتم حسابه باستخدام الكتل الذرية النسبية للعناصر الكيميائية المشار إليها في الجدول الدوري لـ D.I. مندليف.
وكما هو معروف فإن الكتلة الجزيئية للجزيء تساوي مجموع الكتل الذرية النسبية للذرات التي يتكون منها الجزيء:
السيد (HX) = Ar(H) + Ar(X).
M (HX) = السيد (HX) = Ar(H) + Ar(X).
لتسهيل عدم إضاعة الوقت في حساب الكتلة المولية لمادة معينة في كل مرة، استخدم جدول الكتل المولية، والذي يبدو كما يلي:
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| يمارس | قم بتكوين صيغتي أكسيدي النحاس إذا كانت نسبة كتلة النحاس فيهما هي 79.9% و88.8%. |
| حل |
ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Cu) = 100% - 79.9% = 20.1%؛ ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Cu) = 100% - 88.8% = 11.2%. دعونا نشير إلى عدد مولات العناصر الموجودة في المركب بواسطة "x" (النحاس) و "y" (الأكسجين). بعد ذلك، ستبدو النسبة المولية هكذا (سنقوم بتقريب قيم الكتل الذرية النسبية المأخوذة من الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev إلى الأعداد الصحيحة): x:y = ω 1 (Cu)/Ar(Cu) : ω 1 (O)/Ar(O); س:ص = 79.9/64: 20.1/16؛ س:ص = 1.25: 1.25 = 1:1. وهذا يعني أن صيغة أكسيد النحاس الأول ستكون CuO. x:y = ω 2 (Cu)/Ar(Cu) : ω 2 (O)/Ar(O); س:ص = 88.8/64: 11.2/16؛ س:ص = 1.39:0.7 = 2:1. وهذا يعني أن صيغة أكسيد النحاس الثاني ستكون Cu 2 O. |
| إجابة | CuO و Cu2O |
مثال 2
| يمارس | قم بتكوين صيغ اثنين من أكاسيد الحديد إذا كانت نسبة كتلة الحديد فيهما 77.8% و70.0%. |
| حل | يتم حساب الجزء الكتلي للعنصر X في جزيء التركيب NX باستخدام الصيغة التالية: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. لنجد الكسر الكتلي في كل من أكاسيد النحاس: ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Fe) = 100% - 77.8% = 22.2%؛ ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Fe) = 100% - 70.0% = 30.0%. دعونا نشير إلى عدد مولات العناصر الموجودة في المركب بـ "x" (الحديد) و "y" (الأكسجين). بعد ذلك، ستبدو النسبة المولية هكذا (سنقوم بتقريب قيم الكتل الذرية النسبية المأخوذة من الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev إلى الأعداد الصحيحة): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); س:ص = 77.8/56: 22.2/16؛ س:ص = 1.39: 1.39 = 1:1. وهذا يعني أن صيغة أكسيد الحديد الأول ستكون FeO. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); س:ص = 70/56: 30/16؛ س:ص = 1.25: 1.875 = 1: 1.5 = 2: 3. وهذا يعني أن صيغة أكسيد الحديد الثاني ستكون Fe 2 O 3. |
| إجابة | الحديد، Fe2O3 |