Калькулятор молекулярной массы — молярная масса по формуле
Определите молярную массу по химической формуле и посмотрите вклад каждого элемента. При желании укажите массу образца, чтобы рассчитать количество вещества в молях и число молекул или формульных единиц.
Расчёт молярной массы по химической формуле
Формула молекулярной массы
Где:
- \(M\) — молярная масса вещества (g/mol)
- \(a_i\) — число атомов элемента \(i\) в одной молекуле или формульной единице
- \(A_i\) — атомная масса элемента \(i\) (g/mol)
- \(m\) — масса образца (g)
- \(n\) — количество вещества (моль)
- \(N\) — число молекул или формульных единиц
- \(N_{\mathrm A}\) — постоянная Авогадро, \(6.02214076\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}\)
Чтобы получить молярную массу, сложите вклады атомных масс всех элементов. Если указать массу образца, разделите её на молярную массу — получится количество вещества, а затем умножьте результат на постоянную Авогадро, чтобы оценить число частиц.
Молекулярная масса — пример расчёта
Пример: По умолчанию задана формула глюкозы C6H12O6. Найдём её молярную массу, а также количество вещества и число частиц в образце массой 180 g (значение по умолчанию).
\[ M=6(12.011)+12(1.008)+6(15.999)=180.156\ \mathrm{g/mol} \]
\[ n=\frac{180\ \mathrm g}{180.156\ \mathrm{g/mol}}\approx0.99913408\ \mathrm{mol} \]
\[ N\approx0.99913408(6.02214076\times10^{23})\approx6.01693\times10^{23} \]
Результат: Молярная масса равна 180,156 g/mol. Образец массой 180 g содержит примерно 0,99913408 моль и 6,01693 × 10²³ молекул глюкозы.
Как пользоваться калькулятором
- Введите вещество в поле Химическая формула, используя символы элементов с учётом регистра и целочисленные индексы, записанные обычными цифрами. Например,
H2O,Ca(OH)2илиCuSO4·5H2O. - Оставьте включённой опцию Рассчитать количество моль и число частиц по массе, если нужны результаты для образца, и снимите флажок, если требуется только молярная масса и состав по элементам.
- Если опция включена, укажите неотрицательное значение в поле Масса образца в граммах. По умолчанию — 180 g.
- Результат Молярная масса выводится в g/mol. В блоке Состав по элементам можно проверить распознанное число атомов, вклад каждого элемента в массу и его долю в процентах. Если указана масса образца, выводятся также Количество вещества и Число молекул или формульных единиц.
Что понимается под молекулярной массой
Химическая формула показывает, какие элементы входят в состав вещества и сколько атомов каждого из них приходится на одну молекулу или формульную единицу. Калькулятор умножает эти количества на заложенные атомные массы и складывает результаты. Хотя в названии традиционно используется термин «молекулярная масса», рассчитывается молярная масса — в граммах на моль. Она применима и к молекулярным веществам вроде глюкозы, и к ионным соединениям вроде хлорида натрия, которые описываются формульными единицами, а не отдельными молекулами.
Молярная масса связывает измеренную массу с количеством вещества в молях. Один моль содержит \(6.02214076\times10^{23}\) указанных структурных единиц. В примере с глюкозой, согласно используемым атомным массам, один моль весит 180,156 g. Значит, образец массой 180 g — это чуть меньше одного моля, а не ровно один моль, несмотря на близость чисел.
Разбивка по элементам помогает убедиться, что формула интерпретирована правильно. Например, в Ca(OH)2 индекс 2 относится и к O, и к H: на одну формульную единицу приходится один атом Ca, два атома O и два атома H. Массовые доли элементов показывают вклад каждого из них в общую формульную массу соединения; это не доли отдельных веществ в смеси. Если вам нужен именно элементный состав, воспользуйтесь калькулятором процентного состава.
Ввод формулы и практические ограничения
Соблюдайте регистр символов: Co — это кобальт, тогда как CO — углерод и кислород. Атомы можно группировать круглыми и квадратными скобками; целый индекс после группы умножает все входящие в неё атомы. Кристаллогидраты записываются с разделителем ·, . или *: формула CuSO4·5H2O включает пять молекул воды на каждую формульную единицу CuSO4. В этом поле перечисленные разделители не играют роли десятичной точки.
Калькулятор допускает указание ионного заряда в конце формулы и не учитывает его при подсчёте атомов. Масса электронов не включается, поэтому заряд практически не влияет на отображаемую молярную массу. Чтобы заряд после формулы с группой атомов читался однозначно, используйте запись вида SO4^2-. Если заряд или индекс допускают разночтение, сверьтесь с разбивкой по элементам.
Результаты рассчитываются по заложенным в калькулятор атомным массам, и молярная масса выводится с точностью до трёх знаков после запятой, поэтому справочные таблицы с иным округлением могут давать немного другие значения. Подсчёт числа частиц предполагает, что каждая учтённая единица — это одна молекула или формульная единица. При этом не учитываются диссоциация в растворе, чистота вещества и массы конкретных изотопов. Если масса образца равна нулю, количество вещества и число частиц равны нулю. Для другой задачи, связанной с числом частиц и объёмом газа, используйте калькулятор закона Авогадро; для заряженных частиц, измеряемых методом масс-спектрометрии, — калькулятор m/z в масс-спектрометрии.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать молярную массу вручную?
Подсчитайте атомы каждого элемента, умножьте их число на соответствующую атомную массу и сложите результаты. Для воды, H2O, расчёт выглядит так: \(2(1.008)+15.999=18.015\) g/mol. Если в формуле есть группы атомов, сначала определите, сколько атомов добавляет индекс группы, и лишь затем умножайте на атомные массы.
Какая молярная масса считается нормальной или «правильной»?
Универсальной нормы здесь не существует — значение полностью зависит от формулы вещества. Молярная масса небольшой молекулы может быть во много раз меньше, чем у крупного органического соединения. Чтобы проверить результат, сравните его с достоверным значением для той же формулы, допуская небольшие расхождения из-за разного округления атомных масс.
Число в дальтонах совпадает с молярной массой в g/mol?
Для вещества с одинаковым изотопным составом эти числа приблизительно равны, но величины они описывают разные. Дальтоны (Da) выражают массу одной молекулы или формульной единицы, а g/mol — массу одного моля таких частиц. Масса конкретного изотопного вида может отличаться от значения, рассчитанного по стандартным атомным массам.
Как указать массу образца в миллиграммах или килограммах?
Предварительно переведите массу в граммы: миллиграммы разделите на 1000, килограммы умножьте на 1000. Например, 250 mg — это 0,250 g. Молярную массу переводить не нужно: калькулятор выводит её в g/mol и ожидает массу образца в граммах, поэтому при расчёте количества вещества единицы сокращаются.
Совпадает ли молярная масса у эмпирической и молекулярной формул?
Не обязательно. Эмпирическая формула даёт простейшее целочисленное отношение атомов, а молекулярная — их фактическое число в молекуле. Например, у CH2O молярная масса около 30,026 g/mol, а у C6H12O6 — в шесть раз больше. Когда нужна масса моля молекул, используйте молекулярную формулу.
Почему у кристаллогидрата молярная масса больше, чем у безводного соединения?
В формулу кристаллогидрата входит определённое число молекул воды, и атомы этой воды добавляются к его молярной массе. Например, CuSO4·5H2O помимо CuSO4 содержит пять молекул H2O. Если образец прокалили и он потерял часть воды или всю воду, используйте формулу, соответствующую его фактическому состоянию гидратации.
Означает ли число частиц для соли столько же растворённых ионов?
Нет. Для ионного соединения подсчитанное число относится к формульным единицам, а не к отдельным ионам, которые образуются при растворении. Если NaCl растворяется полностью, каждая формульная единица даёт один ион натрия и один ион хлора — ионов получается вдвое больше, чем формульных единиц. Фактическое число ионов зависит от условий растворения и диссоциации.