Trọng lượng phân tử thực sự cho bạn biết điều gì
Mỗi nguyên tử trong bảng tuần hoàn đều có khối lượng và mỗi phân tử chỉ là một số nguyên tử cố định liên kết với nhau. Cộng khối lượng nguyên tử của mọi thứ trong công thức và bạn sẽ có được trọng lượng phân tử - khối lượng của một mol (6,022×102³ phân tử) của chất đó, tính bằng gam trên mol. Đó là con số cho phép một nhà hóa học chuyển từ công thức viết trên giấy sang số lượng thực tế mà họ có thể cân trên cân.
Điều này luôn quan trọng trong phòng thí nghiệm: các phản ứng được lên kế hoạch theo số mol vì đó là cách các nguyên tử kết hợp với nhau, nhưng thang đo lại đo bằng gam. Trọng lượng phân tử là hệ số chuyển đổi giữa hai. Làm sai và dung dịch sẽ có nồng độ gấp đôi so với dự định hoặc phản ứng hết một thuốc thử giữa chừng.
Làm việc đó bằng tay
Quá trình này mọi lúc đều giống nhau: chia công thức thành các phần tử và số lượng của chúng, tra cứu trọng lượng nguyên tử của từng phần tử, nhân lên rồi cộng mọi thứ lại với nhau. Nước là ví dụ đơn giản nhất.
H2O = (2 × H) + (1 × O)
= (2 × 1.008) + (1 × 15.999)
= 2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol
Dấu ngoặc đơn hoạt động theo cách tương tự như trong đại số — bất kỳ số liệu nào bên trong sẽ được nhân với chỉ số dưới sau dấu ngoặc đóng, sau đó kết quả sẽ được tính thành tổng. Canxi hydroxit, Ca(OH)2, có hai nhóm hydroxit gắn với một nguyên tử canxi:
Ca(OH)2 = Ca + 2 × (O + H)
= 40.078 + 2 × (15.999 + 1.008)
= 40.078 + 31.998 + 2.016 = 74.092 g/mol
Đối với một phân tử lớn hơn như glucose, C6H12O6, quy tắc tương tự chỉ lặp lại cho mỗi nguyên tố: sáu nguyên tử cacbon, mười hai hydro, sáu oxy, mỗi nguyên tử nhân với trọng lượng nguyên tử của chính nó và tính tổng. Máy tính này thực hiện chính xác số học đó ngay lập tức và hiển thị bảng phân tích từng phần tử để bạn có thể kiểm tra công việc.
Hydrat: khi nước là một phần của tinh thể
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
Đây là lý do tại sao dạng khan và dạng hydrat của cùng một hợp chất có khối lượng mol khác nhau đáng kể - nước không phải là sai số làm tròn, nó chiếm khoảng 36% tổng trọng lượng của tinh thể trong trường hợp này. Đun nóng đủ hydrat và nó sẽ mất đi lượng nước đó, để lại loại bột khan nhẹ hơn.
Tại sao trọng lượng nguyên tử là số thập phân, không phải số nguyên
Bảng tuần hoàn liệt kê clo ở mức 35,453, không phải 35 hay 37 gọn gàng - và điều đó không phải là thiếu chính xác. Clo xuất hiện tự nhiên dưới dạng hỗn hợp các đồng vị, chủ yếu là clo-35 và clo-37, và giá trị được liệt kê là giá trị trung bình có trọng số độ phong phú trên mỗi nguyên tử bạn gặp trong tự nhiên. IUPAC và NIST duy trì các trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn này và máy tính sử dụng các giá trị được công bố đó cho mọi nguyên tố, do đó, kết quả sẽ khớp với kết quả bạn nhận được từ bảng tuần hoàn được in hoặc bảng tham khảo trong phòng thí nghiệm.
Biến trọng lượng phân tử thành gam và mol
Khi bạn đã biết khối lượng mol, việc chuyển đổi giữa gam và mol là một phép chia hoặc phép nhân:
moles = mass (g) ÷ molar mass (g/mol)
mass (g) = moles × molar mass (g/mol)
Mối quan hệ duy nhất đó củng cố việc chuẩn bị giải pháp — ghép nối máy tính này với mộtmáy tính nồng độ molcho phép bạn đi thẳng từ nồng độ mục tiêu đến khối lượng chính xác của chất rắn mà bạn cần cân — cũng như phép đo lượng hóa học, trong đó mọi chất phản ứng và sản phẩm trong một phương trình cân bằng được chuyển đổi thông qua khối lượng mol của chính nó để tính ra hiệu suất và thuốc thử còn sót lại.