Masa molar

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación , búsqueda

En química , la masa molar M es una propiedad física. Se define como la masa de una sustancia dada ( elemento químico o compuesto químico ) dividido por su cantidad de sustancia . [1] La base de la unidad SI de masa molar es kg / mol . Sin embargo, por razones históricas, masas molares casi siempre se expresa en g / mol.

Como ejemplo, la masa molar del agua es de aproximadamente: M (H 2 O) ≈ 18 g · mol -1

Contenido

[ edit ] masas molares de los elementos

La masa molar de átomos de un elemento viene dada por el peso atómico del elemento [2] multiplicada por la constante de masa molar , M
u
= 1 × 10 -3 kg / mol = 1 g / mol: [3]

M (H) = 1,007 97 (7) × 1 g / mol = 1,007 97 (7) g / mol
M (S) = 32.065 (5) × 1 g / mol = 32,065 (5) g / mol
M (Cl) = 35.453 (2) × 1 g / mol = 35,453 (2) g / mol
M (Fe) = 55.845 (2) × 1 g / mol = 55,845 (2) g / mol.

Multiplicando por la constante masa molar asegura que el cálculo es dimensionalmente correcta: los pesos atómicos son cantidades adimensionales (es decir, los números puros), mientras que las masas molares tienen unidades (en este caso, gramos / mol).

Algunos elementos se encuentra generalmente como moléculas , por ejemplo, hidrógeno (H
2),
azufre (S
8),
cloro (Cl
2).
La masa molar de moléculas de estos elementos es la masa molar de los átomos multiplicado por el número de átomos en cada molécula:

M (H
2)
= 2 × 1,007 97 (7) × 1 g / mol = 2,015 88 (14) g / mol
M (S
8)
= 8 × 32.065 (5) × 1 g / mol = 256,52 (4) g / mol
M (Cl
2)
= 2 x 35,453 (2) × 1 g / mol = 70,906 (4) g / mol.

[ edit ] masas molares de los compuestos

La masa molar de un compuesto viene dada por la suma de los pesos atómicos estándar de los átomos que forman el compuesto multiplicada por la constante de masa molar , M
u:

M (NaCl) = [22,989 769 28 (2) + 35,453 (2)] × 1 g / mol = 58,443 (2) g / mol
M (C
12
H
22
O
11)
= ([12 × 12,0107 (8)] + [22 × 1,007 94 (7)] + [11 × 15,9994 (3)]) x 1 g / mol = 342,297 (14) g / mol.

Una masa molar promedio se puede definir para las mezclas de compuestos. [1] Esto es particularmente importante en la ciencia de polímeros , donde las diferentes moléculas de polímero puede contener diferentes números de monómero unidades (no uniformes polímeros). [4]

[ edit ] Masa media molar de las mezclas

La masa molar media de mezclas \ Bar {M} puede calcularse a partir de las fracciones molares x_i de los componentes y sus masas molares M_i :

\ Bar {M} = \ sum_i M_i x_i \,

También se puede calcular a partir de las fracciones de masa w_i de los componentes:

1 / \ bar {M} = \ frac sum_i \ {{w_i}} {{}} M_i,

Como ejemplo, la masa molar media del aire seco es 28,97 g / mol. [5]

[ edit ] cantidades relacionadas

Masa molar está estrechamente relacionada con la masa molar relativa (M
r)
de un compuesto, para el término peso fórmula anterior, y para las masas atómicas estándar de sus elementos constitutivos. Sin embargo, debe distinguirse de la masa molecular (también conocido como peso molecular), que es la masa de una molécula (de cualquier composición isotópica individual) y no está directamente relacionada con la masa atómica , la masa de un átomo (de cualquier único isótopo). El dalton , símbolo Da, también se utiliza a veces como una unidad de masa molar, especialmente en bioquímica , con la definición 1 Da = 1 g / mol, a pesar del hecho de que es estrictamente una unidad de masa (1 Da = 1.660 538 782 (83) × 10 -27 kg). [6] [7]

Peso molecular (MW) y el peso fórmula (PF) son mayores condiciones para lo que ahora se denomina más correctamente la masa relativa molar (M
r)
Nic, M.;. Jirat, J.; Kosata, B., eds. (2006 -). "masa molar relativa" . Compendio de la terminología química IUPAC (Online ed.). doi : 10.1351/goldbook {{{archivo}}}. . ISBN 0-9678550-9-8 . http://goldbook .iupac.org/R05270.html . Este es un adimensional cantidad (es decir, un número puro, sin unidades) igual a la masa molar dividida por la masa molar constante . [8]

[ edit ] Masa molecular

La masa molecular (m) es la masa de una molécula dada: se mide en daltons (Da) o unidades de masa atómica (u), donde 1 Da = 1 u = 1,660 538 782 (83) × 10 -27 kg). [6] [7] moléculas diferentes del mismo compuesto pueden tener diferentes masas moleculares, ya que contienen diferentes isótopos de un elemento. La masa molar es una medida de la masa molecular media de todas las moléculas en una muestra, y es por lo general la medida más apropiada cuando se trata con macroscópicas (puede pesar) las cantidades de una sustancia.

Las masas moleculares se calculan a partir de las masas atómicas relativas [9] de cada nucleido , mientras que las masas molares se calculan a partir de los pesos atómicos de cada elemento . El peso atómico tiene en cuenta la distribución isotópica del elemento en una muestra dada (por lo general supone que es "normal"). Por ejemplo, el agua tiene una masa molar de 18,0153 (3) g / mol, pero las moléculas individuales de agua tienen masas moleculares que oscilan entre 18.010 564 6.863 (15) u (1 H
2
16 O) y 22.027 7364 (9) u (D
2
18 O).

La distinción entre la masa molar y la masa molecular es importante porque masas moleculares relativas se puede medir directamente por espectrometría de masas , a menudo con una precisión de unas pocas partes por millón . Esto es suficientemente preciso para determinar directamente la fórmula química de una molécula. [10]

[ editar ] Uso síntesis de ADN

El peso de la fórmula plazo (FW) tiene un significado específico cuando se usa en el contexto de la síntesis de ADN: mientras que un individuo fosforamidita nucleobase que se añade a un polímero de ADN que ha grupos protectores y tiene su peso molecular citado incluidos estos grupos, la cantidad de peso molecular que finalmente se añadieron por este nucleobase a un polímero de ADN se conoce como el peso de la fórmula nucleobase (es decir, el peso molecular de este nucleobase dentro del polímero de ADN, menos grupos protectores).

[ editar ] La precisión y la incertidumbre

La precisión con la que se conoce una masa molar depende de la precisión de los pesos atómicos de la que ha sido calculada. Pesos atómicos más son conocidos con una precisión de al menos una parte en diez mil, a menudo mucho mejor [2] (el peso atómico del litio es un notable, y grave, [11] excepción). Esto es adecuado para casi todos los usos normales de la química: es más precisa que la mayoría de los análisis químicos , y excede la pureza de los reactivos en el laboratorio.

La precisión de los pesos atómica, y por lo tanto de masas molares, está limitada por el conocimiento de la distribución isotópica del elemento. Si un valor más preciso de la masa molar se requiere, es necesario determinar la distribución isotópica de la muestra en cuestión, que puede ser diferente de la distribución estándar que se utiliza para calcular el peso atómico estándar. Las distribuciones isotópicas de los elementos diferentes en una muestra no son necesariamente independientes unos de otros: por ejemplo, una muestra que ha sido destilado se enriquece en el encendedor isótopos de todos los elementos presentes. Esto complica el cálculo de la incertidumbre estándar en la masa molar.

Una convención útil para el trabajo normal de laboratorio es citar masas molares a dos cifras decimales para todos los cálculos. Esto es más precisa que se requiere generalmente, pero evita errores de redondeo durante los cálculos. Cuando la masa molar es mayor que 1000 g / mol, rara vez es apropiado usar más de un lugar decimal. Estas convenciones se siguen en valores más tabulados de masas molares. [12]

[ editar ] Medición

Masas molares casi nunca se miden directamente. Pueden calcularse a partir de las masas atómicas estándar, y son a menudo aparece en los catálogos de productos químicos y sobre fichas de datos de seguridad de materiales (MSDS). Masas molares varían típicamente entre:

1-238 g / mol para átomos de elementos de origen natural;
10-1000 g / mol para compuestos químicos simples ;
1000-5,000,000 g / mol para polímeros , proteínas , ADN , etc fragmentos

Mientras que las masas molares son casi siempre, en la práctica, calculada a partir de los pesos atómicos, también se puede medir en ciertos casos. Tales mediciones son mucho menos precisos que modernos de espectrometría de masas de las mediciones de los pesos atómicos y las masas moleculares, y son de interés principalmente histórico. Todos los procedimientos se basan en las propiedades coligativas , y cualquier disociación del compuesto debe ser tenido en cuenta.

[ editar ] Densidad de vapor

La medición de la masa molar por la densidad del vapor se basa en el principio, primero enunciado por Amadeo Avogadro , que volúmenes iguales de gases bajo condiciones idénticas contienen el mismo número de partículas. Este principio está incluido en la ecuación del gas ideal :

pV = nRT \

donde n es la cantidad de sustancia . La densidad de vapor (ρ) está dada por

\ Rho = {{nm} \ over {V}}. \

La combinación de estas dos ecuaciones da una expresión para la masa molar en términos de la densidad de vapor para las condiciones de conocido presión y temperatura .

M = {{RT \ rho} \ over {p}} \

[ edit ] Freezing disminución del punto

El punto de congelación de una solución es menor que la de la pura disolvente , y la depresión del punto de congelación (Δ T) es directamente proporcional a la concentración de cantidad para las soluciones diluidas. Cuando la composición se expresa como una molalidad , la constante de proporcionalidad se conoce como la constante crioscópico (K
f)
y es característico para cada disolvente. Si w representa la fracción de masa de la soluto en solución, y asumiendo que no hay disociación del soluto, la masa molar está dada por

M = {{wK_f} \ over {\ Delta T}}. \

[ edit ] Ebullición elevación del punto

El punto de ebullición de una solución de un no volátil soluto es mayor que la de la pura disolvente , y la elevación del punto de ebullición (Δ T) es directamente proporcional a la concentración de cantidad para las soluciones diluidas. Cuando la composición se expresa como una molalidad , la constante de proporcionalidad se conoce como la constante ebulloscópica (K
b)
y es característico para cada disolvente. Si w representa la fracción de masa del soluto en la solución, y asumiendo que no hay disociación del soluto, la masa molar está dada por

M = {{wK_b} \ over {\ Delta T}}. \

[ editar ] Referencias

  1. ^ un b Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (1993). Magnitudes, unidades y símbolos en Química Física , 2 ª edición, Oxford:. Blackwell Science ISBN 0-632-03583-8 . p. 41. Versión electrónica.
  2. ^ un b Wieser, ME (2006), "pesos atómicos de los elementos de 2005" , Pure and Applied Chemistry 78 (11): 2051-66, doi : 10.1351/pac200678112051 , http://www.iupac.org/publications/ pac/2006/pdf/7811x2051.pdf
  3. ^ Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N. (2005). "CODATA recomienda valores de las constantes físicas fundamentales: 2002". Rev. Mod. Phys. 77 (1): 1-107. BIBCODE 2005RvMP ... 77 .... 1M . doi : 10.1103/RevModPhys.77.1 .
  4. ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (1984). "Nota sobre la terminología para las masas molares en ciencia de los polímeros". J. Polym. Sci. , Polym. Lett. Ed 22 (1):. 57. BIBCODE . 1984JPoSL .. 22 ... 57 . doi : 10.1002/pol.1984.130220116 Metanomski, WV (1991) Compendio de Nomenclatura Macromolecular... Oxford: Blackwell Science. pp 47-73. ISBN 0-632-02847-5 .
  5. ^ La ToolBox Ingeniería Molecular masa de aire
  6. ^ a b Oficina Internacional de Pesas y Medidas (2006), El Sistema Internacional de Unidades (SI) (8 ª ed.), p. 126, ISBN 92-822-2213-6 , http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf
  7. ^ un b "valor CODATA: masa constante atómica" . NIST . http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?u . Consultado el 2007-10-14.
  8. ^ La definición técnica es que la masa molar relativa es la masa molar medido en una escala donde la masa molar de no unidos de carbono 12 átomos, en reposo y en su estado electrónico fundamental, es 12. La definición más simple dada aquí es equivalente a la definición completa debido a la forma en que la masa molar constante es definido a sí misma.
  9. ^ "Pesos Atómicos y composiciones isotópicas para Todos Consultado el 2007-10-14.
  10. ^ "Directrices Autor - Maquetación artículo" . Publicación de RSC . http://www.rsc.org/Publishing/ReSourCe/AuthorGuidelines/ArticleLayout/sect3.asp . Consultado el 2007-10-14.
  11. ^ Greenwood, Norman N. ;. Earnshaw, Alan (1997) Química de los Elementos (2 ª ed.). Butterworth-Heinemann . p. 21. ISBN 0080379419 .
  12. ^ Véase, por ejemplo, Weast, RC, ed. (1972). Manual de Química y Física (53 ª ed.). Cleveland, OH: Chemical Rubber Co..

[ editar ] Enlaces externos