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.

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

Элемент, вещество или смесь	Молярная масса, г/моль
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{N} }[/math]	14
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{N2} }[/math]	28
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{Ar} }[/math]	40
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{H} }[/math]	1
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{H2} }[/math]	2
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{H2O} }[/math]	18
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{He} }[/math]	4
Воздух	29
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{O} }[/math]	16
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{O2} }[/math]	32
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{C} }[/math]	12
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{CO2} }[/math]	44
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{S} }[/math]	32
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{Li} }[/math]	7
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{Ne} }[/math]	20
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{Ag} }[/math]	108
[math]\displaystyle{ \color{Blue} \ce{Mo} }[/math]	96

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:

[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:

[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.

Для высокомолекулярных веществ, состоящих из молекул с разной молярной массой, например, полимеров, иногда указывают среднюю молярную массу или диапазон молярных масс.

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.