Молярная масса
Моля́рная ма́сса — характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству. Численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает с молекулярной массой, выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой. Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности[1].
Например, молярная масса кислорода как элемента [math]\displaystyle{ M \left( \ce{O} \right) = 16 }[/math] г/моль, а в виде простого вещества, состоящего из молекул [math]\displaystyle{ \ce{O2} }[/math], [math]\displaystyle{ M \left( \ce{O2} \right) = 32 }[/math] г/моль.
Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов. Например, молярная масса воды [math]\displaystyle{ \ce{H2O} }[/math] есть
- [math]\displaystyle{ M( \ce{H2O}) = 2 \cdot M( \ce{H}) + M( \ce{O}) = 2 \cdot 1~\rm{g/mol} + 16~\rm{g/mol} = 18~\rm{g/mol} }[/math]
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol), но из-за того, что когда молярная масса выражена в г/моль, её численное значение совпадает с относительной молекулярной массой, исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.
Молярную массу в формулах обычно обозначают заглавной буквой [math]\displaystyle{ M }[/math].
Молярная масса некоторых веществ и смесей
Округлённые до целого числа молярные массы некоторых веществ и смесей приведены в таблице.
Средняя молярная масса
Средняя молярная масса [math]\displaystyle{ \bar{M} }[/math] смеси нескольких индивидуальных веществ с разными молярными массами [math]\displaystyle{ M_1, M_2 ... M_n }[/math] может быть вычислена через мольные доли [math]\displaystyle{ x_1, x_2 ... x_n }[/math] веществ в смеси как среднее арифметическое взвешенное мольных долей[2]:
- [math]\displaystyle{ \bar{M} = \frac {\sum_{i=1}^n x_i M_i} {\sum_{i=1}^n x_i} = \sum_{i=1}^n x_i M_i, }[/math]
так как [math]\displaystyle{ \sum_{i=1}^n x_i = 1. }[/math]
Если состав вещества задан через массовые доли [math]\displaystyle{ w_1, w_2 ... w_n }[/math] индивидуальных веществ, то средняя молярная масса определяется через среднее гармоническое взвешенное массовых долей[2]:
- [math]\displaystyle{ \bar{M} = \frac {\sum_{i=1}^n w_i}{\sum_{i=1}^n w_i/M_i} = \frac {1}{\sum_{i=1}^n w_i/M_i}. }[/math]
Средняя молярная масса важна для смесей газов, так как входит в термодинамические уравнения состояния газовых смесей.
Например, молярная масса воздуха [math]\displaystyle{ \bar{M_a} }[/math], в предположении, для простоты пренебрегаем другими газами, что он состоит на 23,2 масс. % (21 об. %) из кислорода, 75,4 масс. % (78 об. %) азота и 1,4 масс. % (1 об. %) аргона (молярные массы 32; 28 и 40 г/моль соответственно) даёт для средней молярной массы воздуха:
- [math]\displaystyle{ \bar{M_a} = \frac {21 \cdot 32 + 78 \cdot 28 + 1 \cdot 40}{100} = \frac {100} {75,4/28 + 23,2/32 + 1,4/40} = 28,96 }[/math] г/моль.
Более точный расчет средней молярной массы сухого воздуха дает 28,97 г/моль[3].
Для высокомолекулярных веществ, состоящих из молекул с разной молярной массой, например, полимеров, иногда указывают среднюю молярную массу или диапазон молярных масс.
Примечания
- ↑ Дерябина Г. И., Кантария Г. В. 2.2. Моль, молярная масса . Органическая химия: веб-учебник. Дата обращения: 26 июня 2017. Архивировано 29 июля 2012 года.
- ↑ 2,0 2,1 Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учебное пособие для вузов. / Под ред. проф. В. С. Силецкого. — 2-е изд. — М.: Высшая школа, 1969. — Т. 3. — С. 224. — 560 с.
- ↑ The Engineering ToolBox Molecular Mass of Air Архивная копия от 4 декабря 2020 на Wayback Machine
Литература
Глинка Н. Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов /Под ред. А. И. Ермакова. — 30-е изд., испр. — М.: ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС, 2005. — 728 с.: ил. — ISBN 5-89602-017-1.