Care este diferența dintre “ masa moleculară ”, “ masa atomică medie ” și “ masa molară ”?

Masa atomică se referă la masa medie a unui atom. Aceasta are dimensiuni de masă , deci puteți exprima acest lucru în termeni de daltoni, grame, kilograme, kilograme (dacă doriți cu adevărat) sau orice altă unitate de masă. Oricum, după cum ați spus, aceasta este o medie a maselor izotopilor, ponderată de abundența lor relativă. De exemplu, masa atomică a $ \ ce {O} $ este $ 15.9994 ~ \ mathrm {u} $ . $ \ mathrm {u} $ este scurt pentru unitate de masă atomică unificată și 1 u este echivalent cu $ 1,661 \ ori 10 ^ {- 24} ~ \ mathrm {g} $ . Este exact la fel ca daltonul, dar din ceea ce am văzut, termenul dalton este folosit mai mult atunci când discutăm despre polimeri, biomolecule sau spectre de masă.

Masa moleculară se referă la masa medie a unei molecule. Din nou, aceasta are dimensiuni de masă . Este doar suma maselor atomice a atomilor dintr-o moleculă. De exemplu, masa moleculară a $ \ ce {O2} $ este $ 2 (15.9994 ~ \ mathrm {u}) = 31.9988 ~ \ mathrm {u} $ . Nu trebuie să calculați abundența izotopică relativă sau orice altceva pentru aceasta, deoarece este deja contabilizată în masele atomice pe care le utilizați.

Termenul masa molară se referă la masa per mol de substanță – denumirea de acest fel implică acest lucru. Această substanță poate fi orice – un element precum $ \ ce {O} $ , sau o moleculă ca $ \ ce {O2 } $ . Masa molară are unități de $ \ mathrm {g ~ mol ^ {- 1}} $ , dar numeric este echivalentă cu cele două de mai sus. Deci, masa molară a $ \ ce {O} $ este $ 15.9994 ~ \ mathrm {g ~ mol ^ {- 1} } $ și masa molară a $ \ ce {O2} $ este 31,9988 $ ~ \ mathrm {g ~ mol ^ {- 1}} $ .

Uneori puteți întâlni termenii masă atomică relativă ( $ A_ \ mathrm {r} $ ) sau masa moleculară relativă ( $ M_ \ mathrm {r} $ ). Acestea sunt definite ca raportul dintre masa medie a unei particule (un atom sau o moleculă) la o doisprezecime din masa unui atom de carbon-12. Prin definiție , atomul de carbon-12 are o greutate exact $ 12 ~ \ mathrm {u} $ . Acest lucru este probabil mai clar cu un exemplu. Să vorbim despre masa atomică relativă a hidrogenului, care are o masă atomică de $ 1.008 ~ \ mathrm {u} $ : $$ A_ \ mathrm {r} (\ ce {H}) = \ frac {1.008 ~ \ mathrm {u}} {\ frac {1} {12} \ times 12 ~ \ mathrm {u}} = 1.008 $ $

Rețineți că acesta este un raport de mase și, ca atare, este adimensional (nu are unități atașate la acesta).Dar, prin definiție, numitorul este întotdeauna egal cu $ 1 ~ \ mathrm {u} $ , astfel încât masa atomică / moleculară relativă este întotdeauna egală numeric cu masa atomică / moleculară – singura diferență este lipsa de unități. De exemplu, masa atomică relativă a $ \ ce {O} $ este 15.9994. Masa moleculară relativă a $ \ ce {O2} $ este 31.9988.

Deci, în cele din urmă, totul este la fel numeric – dacă utilizați unitățile corespunzătoare – $ \ mathrm {u} $ și $ \ mathrm {g ~ mol ^ {- 1}} $ . Nimic nu vă împiedică să utilizați unități de $ \ mathrm {oz ~ mmol ^ {- 1}} $ , doar că nu va mai fi echivalent numeric. Ce cantitate utilizați (masă / masă molară / masă relativă) depinde de ceea ce încercați să calculați – analiza dimensională a ecuației dvs. este foarte utilă aici.

Rezumat:

• Masa atomică / moleculară : unități de masă
• Masă molară : unități de masă pe cantitate
• Masă relativă atomică / moleculară : fără unități

O notă mică (și neesențială) despre definiția $ \ text {u} $ . Este definit de $ \ ce {^ {12} C} $ atom, care este definit ca având o masă exact $ 12 \ text {u} $ . Acum alunița este, de asemenea, definită de $ \ ce {^ {12} C} $ atom: $ 12 \ text {g} $ din $ \ ce {^ {12} C} $ este definit pentru a conține exact $ 1 \ text {mol} $ din $ \ ce {^ {12} C} $ . Și știm că un mol de $ \ ce {^ {12} C} $ conține 6,022 $ \ times 10 ^ {23} $ atomi – numim acest număr constanta Avogadro. Aceasta înseamnă că $ 12 \ text {u} $ trebuie să fie exact egal cu $ (12 \ text {g}) / (6.022 \ times 10 ^ {23}) $ și, prin urmare,

$$ 1 \ text {u} = \ frac {1 \ text {g}} {6.022 \ times 10 ^ {23}} = 1.661 \ times 10 ^ {- 24 } \ text {g.} $$

IUPAC Gold Book oferă cea mai bună referință în materie de terminologie chimică.

masa atomică relativă (greutatea atomică), $ A_ \ mathrm {r} $
Raportul dintre masa medie a atomului și unitatea de masă atomică unificată.

Masa atomică relativă (masa atomică medie așa cum ați spus-o) este masa medie ponderată a tuturor izotopilor unui element dintr-o probă dată, relativ la unitatea de masă atomică unificată, care este definită ca una doisprezecea din masa unui atom de carbon-12 în starea sa de bază.

masa moleculară relativă, $ M_ \ mathrm {r} $
Raportul dintre masa unei molecule și unitatea de masă atomică unificată. Uneori numită greutatea moleculară sau masa molară relativă.

Aceasta este suma totală a maselor atomice relative ale tuturor atomilor dintr-o moleculă. De exemplu, $ \ ce {H2O} $ are o masă moleculară relativă de $ 1.008 + 1.008 + 15.999 = 18.015 $ .

Gold Book nu are o intrare pentru „masă molară”, dar este un termen utilizat în mod obișnuit.

Masa molară este masa unei substanțe împărțită la cantitatea de substanță (numită în mod obișnuit numărul de alunițe). Prin urmare, are unități de $ \ mathrm {masa ~ (cantitate ~ de ~ substanță) ^ {- 1}} $ și este exprimată în mod obișnuit în $ \ mathrm {g ~ mol ^ {- 1}} $ . Masa relativă atomică sau moleculară este doar masa molară a acelei substanțe împărțită la $ \ mathrm {1 ~ g ~ mol ^ {- 1}} $ pentru a produce o dimensiune cantitate.

Să luăm de exemplu oxigen ($ \ ce {O2} $) de exemplu. Exemplele vor ușura înțelegerea.

Vom folosi u, kg și g ca unități de masă. Forma completă a lui u este unitatea de masă atomică unificată. În mod obișnuit, oamenii folosesc și amu (unitate de masă atomică) sau Da (Dalton). kg este kilogram și g este gram.

1 u = masa unui nucleon (proton / neutron; constituenții nucleului atomic). $ \ pu {1 u} = \ pu {1,66 \ times 10 ^ {- 27} kg} $.

Masa atomică:
O moleculă de oxigen este constituită din doi atomi de oxigen. $ \ ce {O2} $ este practic $ \ ce {O = O} $ Masa atomică este masa unui atom.Masa unui atom de oxigen este $ \ pu {(15.9994 \ pm 0.0004) u} $ sau aproximativ $ \ pu {16 u} $.

Masa moleculară:
Masa unei molecule de oxigen, adică a unei molecule $ \ ce {O2} $ (întreaga entitate $ \ ce {O = O} $). Deci, masa unei molecule de oxigen va fi de $ 2 \ times \ pu {16 u} = \ pu {32 u} $.

Masa molară:
Masa unui mol de oxigen. 1 mol de oxigen = $ \ mathrm {6.022 \ times 10 ^ {23}} $ număr de molecule de oxigen.

Să încercăm să calculăm și să vedem cum merge.

1 molecula de $ \ ce {O2} $ cântărește $ \ pu {32 u} = \ pu {32 \ ori 1,66 \ ori 10 ^ {- 27} kg} $

Un mol de oxigen $ \ mathrm {= 6,022 \ ori 10 ^ {23}} $ de molecule de oxigen Deci 1 mol de oxigen cântărește $ \ pu {32 \ ori 1,66 \ ori 10 ^ {- 27} \ ori 6,022 \ ori 10 ^ {23} kg} = \ pu {0.031988864 kg} = \ pu {31.988 g} = \ text {aproximativ} \ pu {32 g} $.

1 mol de oxigen este format dintr-un număr mare de molecule, prin urmare am trecut la o unitate mai mare (de la u la g) pentru comoditate. Sper că veți obține diferențele acum.