Masa molowa z mas atomowych

Masa molowa jest masą jednego mola substancji i oznacza się ją literą $M$. Jej typową jednostką jest g/mol. Informuje ona, ile gramów waży porcja substancji o liczności równej jednemu molowi.

W chemii masa molowa łączy opis mikroskopowy z makroskopowym: wzór chemiczny mówi, z jakich atomów zbudowana jest substancja, a masa molowa pozwala określić masę dużej liczby takich cząstek. Dla pierwiastka masa molowa jednego mola atomów jest liczbowo równa jego masie atomowej względnej odczytanej z układu okresowego.

Do obliczeń wykorzystuje się masy atomowe względne pierwiastków. W zadaniach szkolnych często przyjmuje się wartości zaokrąglone, np. $H=1$, $C=12$, $N=14$, $O=16$, $Na=23$, $S=32$, $Cl=35{,}5$ i $Ca=40$.

Masa atomowa względna nie jest masą pojedynczego atomu wyrażoną w gramach. Jest wielkością porównawczą. Jednak jej wartość liczbowa pozwala bezpośrednio wyznaczać masę molową pierwiastka w g/mol. Przykładowo tlen ma masę atomową względną równą $16$, zatem $M(O)=16$ g/mol.

Aby obliczyć masę molową związku, odczytaj jego wzór chemiczny, ustal liczbę atomów każdego pierwiastka, pomnóż tę liczbę przez odpowiednią masę atomową, a na końcu dodaj wszystkie składniki.

W cząsteczce $CO_2$ jest jeden atom węgla i dwa atomy tlenu. Przy wartościach $C=12$ oraz $O=16$ obliczenie ma postać $M(CO_2)=12+2(16)=44$ g/mol.

Jeżeli przy symbolu nie ma indeksu dolnego, we wzorze występuje jeden atom tego pierwiastka. Indeks dotyczy wyłącznie symbolu lub grupy stojącej bezpośrednio przed nim. Starannie zapisuj kolejne składniki sumy; zmniejsza to ryzyko pominięcia atomu.

Nawiasy we wzorze wymagają szczególnej uwagi. Indeks po nawiasie mnoży każdy atom należący do zapisanej w nim grupy. Związek $Ca(OH)_2$ zawiera jeden atom Ca, dwa atomy O i dwa atomy H, dlatego $M=40+2(16+1)=74$ g/mol.

W hydratach po wzorze soli występuje kropka oraz zapis wody krystalizacyjnej, np. $CuSO_4\cdot5H_2O$. Należy obliczyć masę soli bezwodnej i dodać masę wskazanej liczby cząsteczek wody. Woda krystalizacyjna jest składnikiem substancji, więc nie wolno jej pomijać.

Znajomość masy molowej umożliwia przeliczanie masy próbki na liczbę moli. Stosuje się zależność $n=m/M$, gdzie $n$ oznacza liczbę moli, $m$ jest masą próbki, a $M$ jej masą molową. Po przekształceniu otrzymuje się także $m=nM$.

Jeżeli masa próbki wody wynosi $36$ g, a $M(H_2O)=18$ g/mol, to liczność materii wynosi $n=36/18=2$ mol. W zadaniach stechiometrycznych najpierw zwykle wyznacza się masę molową substancji z jej wzoru, a dopiero potem przechodzi do dalszych obliczeń.

Częste błędy to: pomijanie indeksów, niezastosowanie mnożnika po nawiasie, użycie niewłaściwej masy atomowej i podanie wyniku bez jednostki. Kontrola liczby atomów przed wykonaniem działania jest najprostszym sposobem uniknięcia pomyłek.