Какво е моларна маса? Моларна маса в химията и физиката на газовете

Всеки ученик, който внимателно е изучавал таблицата на Менделеев, трябва да е забелязал, че освен номера на химичния елемент има и информация за теглото на неговия атом. В тази статия ще разгледаме какво представлява моларната маса и къде се използва.

Какво представлява молецът??

Преди да отговорите на въпроса.. "Какво е моларна маса", Необходимо е да се разбере важната величина в химията, наречена мол.

През XIX в. Амедео Авогадро, внимателно изучавайки закона на Хей-Люсак за идеалните газове при изохорния процес, прави извода, че равни количества от различни вещества при еднакви условия (температура и налягане) съдържат равен брой атоми или молекули. Идеите на Авогадро противоречат на тогавашните теории за химичната структура и поведението на газообразните вещества, затова са възприети едва половин век по-късно.

В началото на 20-и век по-модерни технологии успяват да определят броя на молекулите водород в 2 грама от този газ. Това е количество, което получава своето име "къртица". Самият термин е въведен от Вилхелм Оствалд и на латински означава "купчина", "клъстер".

През 1971 г. молът става една от 7-те основни мерни единици в системата SI. Днес 1 мол е броят на силициевите атоми в идеална сфера с маса 0,028085 kg. Самият брой частици, съответстващи на 1 мол, се нарича число на Авогадро. Приблизително 6,02*10²³.

Какво е моларна маса?

Сега можем да се върнем към темата на статията. Молът и молната маса са две свързани величини. Втората се отнася до теглото на един мол от всяко вещество. Очевидно е, че видът на химичния елемент или съставът на молекула в газ пряко определя моларната маса. Съгласно това определение може да се напише следният израз

M = m_a * N_A.

Където m_a - е масата на един атом, N_A - Число на Авогадро. Тоест, за да се получи стойността на M, е необходимо да се умножи теглото на една частица (молекула, атом, атомен клъстер) по числото на Авогадро.

Както беше отбелязано в увода на статията, всеки елемент в периодичната таблица съдържа информация за атомната му маса. Това е теглото в грамове на мол. Очевидно, за да получите моларната маса в kg/mol, разделете табличната стойност на 1000. Например за ниобий с номер 41 виждаме цифрата 92,9, което означава, че 1 мол от неговите атоми има тегло 92,9 грама.

Къде е стойността на M, използвана в химията?

След като вече знаете какво е молна маса, разгледайте къде се използва в химията.

Понятието за количество вещество и моларно тегло играят важна роля при химичните реакции, тъй като те протичат само при точното съотношение на реагиращите вещества. В примера по-долу е дадена реакцията на изгаряне на водород, при която се образува молекула вода:

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Виждате, че 2 мола водород с маса 4 gm реагират без остатък с 1 mol кислород с маса 32 gm. Резултатът е 2 молекули вода със стойност 36 грама. От тези фигури става ясно, че при химичните превръщания масата се запазва. В действителност теглото на реактивите и продуктите на реакцията е малко по-различно. Тази малка разлика е свързана с топлинния ефект на реакцията. Разликата в масата може да се изчисли, като се използва формулата на Айнщайн за връзката между теглото и енергията.

В химията понятието молна маса е тясно свързано с едноименната концентрация. Обичайната практика е разтворимите твърди вещества в течности да се описват с броя на моловете в един литър, т.е. с молната концентрация.

Важно е да се разбере, че въпросната стойност е постоянна само за даден химичен елемент или специфично съединение, напр. за H₂ е 2 g/mol, а за O₃ - 48 g/mol. Ако стойността му е по-голяма за едно съединение, отколкото за друго, това означава, че елементарната частица на първото вещество има по-голяма маса от тази на второто.

Газове и техният моларен обем

Моларната маса е свързана и с физиката на идеалните газове. По-специално, той се използва при определяне на обема на газова система при определени външни условия, ако количеството на веществото е известно.

Идеалните газове са описани Уравнение на Клапейрон-Менделеев, която има формата:

P * V = n * R * T.

Тук n е количеството на веществото, което е свързано с моларната маса по този начин:

n = m / M.

Обемът на даден газ може да се определи, ако са известни неговото m, температурата T и налягането P, като се използва следната формула:

V = m * R * T / (M * P).

Моларният обем е този, който при 0 ^oC и налягане една атмосфера заема 1 мол от всеки газ. От формулата по-горе можете да изчислите тази стойност, тя е 22,4 литра.