Introduktion till kemi
Inlärningsmål
- Konvertera mellan massan och antalet mol, och antalet atomer, i ett givet prov av förening
Nyckelpunkter
- Molmassan för en förening är lika med summan av atommassorna av dess beståndsdelar i g / mol.
- Även om det inte finns något fysiskt sätt att mäta antalet mol av en förening kan vi relatera dess massa till antalet mol genom att använda föreningens molära massa som en direkt omvandlingsfaktor.
- Omvandla mellan massa och antal mol kan du använda ämnets molmassa. Sedan kan du använda Avogadros nummer för att konvertera antalet mol till antalet atomer.
Villkor
- mol Mängden av ämne som innehåller så många elementära enheter som det finns atomer i 12 g kol-12.
- dimensionell analys Analysen av sambandet mellan olika fysiska storheter genom att identifiera deras grundläggande dimensioner (såsom längd, massa, tid , och elektrisk laddning) och måttenheter (som miles vs. kilometer eller pounds vs. kilogram vs. gram) och spårning av dessa dimensioner som beräkningar eller jämförelser utförs.
- molmassa Massan av en given ämne (kemiskt grundämne eller kemisk förening) dividerat med dess mängd ämne (mol), i g / mol.
Kemister använder i allmänhet molen som enhet för antalet atomer eller molekyler av ett material. En mol (förkortad mol) är lika med 6,022 × 1023 molekylära enheter (Avogadros antal), och varje element har olika molmassa beroende på vikten 6,022 × 1023 av dess atomer (1 mol). Molmassan för vilket element som helst kan bestämmas genom att hitta grundmassan för elementet i det periodiska systemet. Till exempel, om atommassan för sulfer (S) är 32,066 amu, är dess molära massa 32,066 g / mol.
Genom att känna igen förhållandet mellan molmassan (g / mol), mol (mol ) och partiklar kan forskare använda dimensionell analys omvandla mellan massa, antal mol och antal atomer mycket enkelt.
Bestämning av molmassan för en förening
I en förening av NaOH är molmassa av Na enbart är 23 g / mol, molmassa för O är 16 g / mol och H är 1 g / mol. Vad är molmassan för NaOH?
Na + O + H = NaOH
23 \ space \ text {g / mol} +16 \ space \ text {g / mol} + 1 \ space \ text {g / mol} = 40 \ space \ text {g / mol}
Molmassan för föreningen NaOH är 40 g / mol.
Konvertering Massa till antal mol
Hur många mol NaOH finns i 90 g NaOH?
Eftersom molmassan av NaOH är 40 g / mol kan vi dela 90 g NaOH med molmassa (40 g / mol) för att hitta mol NaOH. Detta är detsamma som att multiplicera med det ömsesidiga av 40 g / mol.
Om ekvationen är ordnad ordentligt, avbryter massenheterna (g) och lämnar mol som enheten.
90 g \ space \ text {NaOH} \ times \ frac {1 \ space mol} {40 g} = 2,25 \ space \ text {mol NaOH}
Det finns 2,25 mol NaOH i 90 g NaOH .
Omvandling mellan massa, antal mol och antal atomer
Hur många mol och hur många atomer finns i 10,0 g nickel?
Enligt till det periodiska systemet är atommassan för nickel (Ni) 58,69 amu, vilket innebär att den molära massan av nickel är 58,69 g / mol. Därför kan vi dela 10,0 g Ni med molmassan Ni för att hitta antalet mol närvarande.
Med hjälp av dimensionell analys är det möjligt att bestämma att:
10 \ : g \: Ni \ times \ frac {1 \: mol \ Ni} {58.69g \ Ni} = 0.170 \: mol \: Ni
För att bestämma antalet atomer, omvandla molerna Ni till atomer med Avogadros nummer:
0.170 \: mol \: Ni \ times \ frac {6.022 × 10 ^ {23} atomer \ Ni} {1 \: mol \ Ni} = 1.02 \ times10 ^ { 23} \: atomer \: Ni
Med tanke på provets massa och antal mol i det provet är det också möjligt att beräkna provets molekylmassa genom att dela massan med antalet mol för att beräkna g / mol.
Vad är molmassan för metan (CH4) om det finns 0,623 mol i ett 10,0 g prov?
\ frac {10.0 \ g \ CH_4} {0.623 \ mol \ CH_4} = 16,05 \ g / mol \ CH_4
Molmassan för CH4 är 16,05 g / mol.