Що таке молярна маса? Молярна маса в хімії і фізиці газів

Кожен школяр, який уважно вивчав таблицю Менделєєва, напевно помітив, що, крім номера хімічного елемента, в ній присутня інформація про вагу його атома. У цій статті розглянемо, що таке молярна маса і де вона використовується.

Що таке моль?

Перш ніж відповісти на питання “що таке молярна маса”, необхідно розібратися з такою важливою величиною в хімії, як міль.

У XIX столітті Амедео Авогадро, уважно вивчаючи закон Гей-Люссака для ідеальних газів при изохорном процесі, прийшов до висновку, що в однакових об’ємах різних речовин при ідентичних умовах (температура і тиск) міститься однакове число атомів або молекул. Ідеї Авогадро суперечили теорій того часу про хімічному будову і поведінку газових субстанцій, тому вони були прийняті тільки через півстоліття.

На початку XX століття за допомогою більш сучасних технологій вдалося визначити кількість молекул водню в 2 грамах цього газу. Це кількість отримало назву “моль”. Сам термін був введений Вільгельмом Оствальдом, з латини він перекладається як “купа”, “скупчення”.

У 1971 році моль став однією з 7 основних одиниць вимірювання в системі СІ. В даний час під 1 молем розуміють таку кількість атомів кремнію, яке міститься в ідеальній сфері масою 0,028085 кг. Саме число частинок, що відповідає 1 моль, називається числом Авогадро. Одно воно приблизно 6,02*1023.

Що таке молярна маса?

Тепер можна повернутися до теми статті. Міль і молярна маса – це дві взаємопов’язані величини. Під другий розуміють вагу одного моль будь-якої речовини. Очевидно, що тип хімічного елемента або складу молекули того чи іншого газу безпосередньо визначає молярную масу. Згідно з цим визначенням, можна записати наступний вираз:

M = ma * NA.

Де ma – це маса одного атома, NA – число Авогадро. Тобто для отримання величини M необхідно помножити вагу однієї частинки (молекули, атома, атомного кластера) на число Авогадро.

Дивіться також:  Хлорид кальцію карбонат кальцію: хімічні властивості

Як було зазначено у вступі статті, кожен елемент періодичної таблиці містить інформацію про його атомній масі. Вона являє собою вага в грамах на моль. Очевидно, щоб отримати молярную масу в кг/моль, слід табличне значення поділити на 1000. Наприклад, для ніобію під номером 41 ми бачимо цифру 92,9, тобто 1 моль його атомів має вагу 92,9 грама.

Де використовується величина M в хімії?

Знаючи тепер, що таке молярна маса, розглянемо, де її застосовують в хімії.

Поняття кількості речовини і молярного ваги відіграє важливу роль при складанні хімічних реакцій, оскільки вони йдуть тільки при суворому співвідношенні реагентів. Для прикладу нижче наведена реакція згоряння водню з утворенням молекули води:

2H2 + O2 = 2H2O.

Видно, що 2 моль водню, які мають масу 4 грами, реагують без залишку з 1 моль кисню вагою 32 грами. В результаті утворюється 2 моль молекул води, з показником в 36 грамів. З цих цифр зрозуміло, що в процесі хімічних перетворень маса зберігається. Насправді ж вага реагентів і продуктів перетворення трохи відрізняється. Ця невелика різниця пов’язана з тепловим ефектом реакції. Різницю в масах можна розрахувати, якщо використати формулу Ейнштейна для зв’язку ваги і енергії.

У хімії поняття молярної маси також тісно пов’язане з однойменною концентрацією. Зазвичай тверді речовини, які розчиняються в рідинах, що характеризують кількістю молей в одному літрі, тобто молярної концентрації.

Важливо розуміти, що дана величина є постійною тільки для даного хімічного елемента або конкретного з’єднання, наприклад, для H2 вона дорівнює 2 г/моль, а для O3 – 48 г/моль. Якщо її значення для одного з’єднання більше, ніж для іншого, то це означає, що сама елементарна частинка першого речовини має більшу масу, ніж другого.

Дивіться також:  Оприлюднити — це що таке? Визначення і підбір синонімів

Гази та їх молярний об’єм

Молярна маса також пов’язана з фізикою ідеальних газів. Зокрема, їй користуються під час визначення обсягу газової системи за конкретних зовнішніх умов, якщо відомо кількість речовини.

Ідеальні гази описуються рівнянням Клапейрона-Менделєєва, яке має вигляд:

P * V = n * R * T.

Тут n – це кількість речовини, яка з молярної масою пов’язано так:

n = m / M.

Обсяг газу можна визначити, якщо відомі його m, температура T і тиск P, за наступною формулою:

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

Молярним об’ємом називається такий, який при 0 oC і тиску в одну атмосферу займає 1 моль будь-якого газу. З формули вище можна розрахувати цю величину, вона становить 22,4 літра.