Τι πραγματικά σας λέει το μοριακό βάρος
Κάθε άτομο στον περιοδικό πίνακα έχει μια μάζα και κάθε μόριο είναι απλώς ένας σταθερός αριθμός ατόμων που συνδέονται μεταξύ τους. Προσθέστε τις ατομικές μάζες των πάντων στον τύπο και παίρνετε το μοριακό βάρος — τη μάζα ενός μορίου (6,022×10²³ μορίων) αυτής της ουσίας, εκφρασμένη σε γραμμάρια ανά mole. Είναι ο αριθμός που επιτρέπει σε έναν χημικό να περάσει από μια φόρμουλα γραμμένη σε χαρτί σε μια πραγματική ποσότητα που μπορεί να ζυγίσει σε μια ζυγαριά.
Αυτό έχει σημασία συνεχώς σε ένα εργαστήριο: οι αντιδράσεις σχεδιάζονται σε κρεατοελιές γιατί έτσι συνδυάζονται τα άτομα, αλλά οι κλίμακες μετρούν γραμμάρια. Το μοριακό βάρος είναι ο συντελεστής μετατροπής μεταξύ των δύο. Λάθος και ένα διάλυμα καταλήγει δύο φορές πιο συμπυκνωμένο από το προβλεπόμενο ή μια αντίδραση τελειώνει από ένα αντιδραστήριο στα μισά της διαδρομής.
Δουλεύοντάς το με το χέρι
Η διαδικασία είναι η ίδια κάθε φορά: σπάστε τον τύπο σε στοιχεία και τις μετρήσεις τους, αναζητήστε το ατομικό βάρος κάθε στοιχείου, πολλαπλασιάστε και μετά προσθέστε τα όλα μαζί. Το νερό είναι το πιο απλό παράδειγμα.
H2O = (2 × H) + (1 × O)
= (2 × 1.008) + (1 × 15.999)
= 2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol
Οι παρενθέσεις λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως στην άλγεβρα — ό,τι υπάρχει μέσα πολλαπλασιάζεται με τον δείκτη που ακολουθεί την αγκύλη κλεισίματος και, στη συνέχεια, το αποτέλεσμα διπλώνεται στο σύνολο. Το υδροξείδιο του ασβεστίου, Ca(OH)2, έχει δύο ομάδες υδροξειδίου συνδεδεμένες σε ένα άτομο ασβεστίου:
Ca(OH)2 = Ca + 2 × (O + H)
= 40.078 + 2 × (15.999 + 1.008)
= 40.078 + 31.998 + 2.016 = 74.092 g/mol
Για ένα μεγαλύτερο μόριο όπως η γλυκόζη, το C6H12O6, ο ίδιος κανόνας απλώς επαναλαμβάνεται για κάθε στοιχείο: έξι άνθρακες, δώδεκα υδρογόνα, έξι οξυγόνα, το καθένα πολλαπλασιασμένο με το δικό του ατομικό βάρος και αθροίζεται. Αυτή η αριθμομηχανή κάνει ακριβώς αυτή την αριθμητική στιγμή και δείχνει την ανάλυση ανά στοιχείο, ώστε να μπορείτε να ελέγξετε την εργασία.
Ενυδατώνει: όταν το νερό είναι μέρος του κρυστάλλου
Some compounds crystallize with water molecules locked into their structure — copper sulfate pentahydrate, CuSO4·5H2O, is a classic example, and the bright blue crystals you might recognize from a chemistry set. The dot (or a raised middle dot, ·) means "plus, separately": calculate the anhydrous compound and the water as two blocks, then add them.
CuSO4 = 63.546 + 32.066 + (4 × 15.999) = 159.608 g/mol
5H2O = 5 × 18.015 = 90.075 g/mol
CuSO4·5H2O = 159.608 + 90.075 ≈ 249.68 g/mol
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η άνυδρη μορφή και η ένυδρη μορφή της ίδιας ένωσης έχουν αισθητά διαφορετικές μοριακές μάζες - το νερό δεν είναι σφάλμα στρογγυλοποίησης, είναι περίπου το 36% του συνολικού βάρους του κρυστάλλου σε αυτήν την περίπτωση. Ζεσταίνουμε αρκετά ένυδρο και χάνει αυτό το νερό, αφήνοντας πίσω την ελαφρύτερη άνυδρη σκόνη.
Γιατί τα ατομικά βάρη είναι δεκαδικά, όχι ακέραιοι αριθμοί
Ένας περιοδικός πίνακας αναφέρει το χλώριο στο 35.453, όχι ένα τακτοποιημένο 35 ή 37 — και αυτό δεν είναι ανακρίβεια. Το χλώριο εμφανίζεται φυσικά ως μείγμα ισοτόπων, κυρίως χλωρίου-35 και χλωρίου-37, και η αναφερόμενη τιμή είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος σε κάθε άτομο που θα συναντούσατε στη φύση. Το IUPAC και το NIST διατηρούν αυτά τα τυπικά ατομικά βάρη και η αριθμομηχανή χρησιμοποιεί αυτές τις δημοσιευμένες τιμές για κάθε στοιχείο, επομένως τα αποτελέσματα ευθυγραμμίζονται με αυτά που θα λαμβάνατε από έναν έντυπο περιοδικό πίνακα ή ένα φύλλο αναφοράς εργαστηρίου.
Μετατροπή του μοριακού βάρους σε γραμμάρια και μολύβια
Μόλις γνωρίζετε τη μοριακή μάζα, η μετατροπή μεταξύ γραμμαρίων και γραμμομορίων είναι μία διαίρεση ή πολλαπλασιασμός:
moles = mass (g) ÷ molar mass (g/mol)
mass (g) = moles × molar mass (g/mol)
Αυτή η μεμονωμένη σχέση στηρίζει την προετοιμασία λύσης — σύζευξη αυτής της αριθμομηχανής με ένααριθμομηχανή μοριακότηταςσας επιτρέπει να πάτε κατευθείαν από τη συγκέντρωση στόχο στην ακριβή μάζα του στερεού που πρέπει να ζυγίσετε — καθώς και τη στοιχειομετρία, όπου κάθε αντιδραστήριο και προϊόν σε μια ισορροπημένη εξίσωση μετατρέπεται μέσω της δικής του μοριακής μάζας για να υπολογίσει τις αποδόσεις και το υπόλοιπο αντιδραστήριο.