MASSA MOLARE: COME SI CALCOLA, ESEMPI ED ESERCIZI RISOLTI - CHIMICA - 2024

La massa molare è una proprietà intensiva della materia che mette in relazione il concetto di talpa con le misurazioni di massa. Essendo più conciso, è la quantità di massa corrispondente a una mole di sostanza; cioè, quanto “pesa” un numero di Avogadro (6.022 · 10 ²³ ) di determinate particelle.

Una mole di qualsiasi sostanza conterrà lo stesso numero di particelle (ioni, molecole, atomi, ecc.); tuttavia, la sua massa varierà perché le sue dimensioni molecolari sono definite dal numero di atomi e isotopi che compongono la sua struttura. Più massiccio è l'atomo o la molecola, maggiore è la sua massa molare.

La differenza tra le masse molari di varie sostanze può essere notata superficialmente dalla quantità apparente del loro campione. Fonte: Gabriel Bolívar.

Ad esempio, supponiamo che venga raccolta esattamente una talpa per cinque diversi composti (immagine in alto). Utilizzando una bilancia, è stata misurata la massa per ogni cluster, espressa di seguito. Questa massa corrisponde alla massa molare. Di tutti loro, il composto viola ha le particelle più leggere, mentre il composto blu scuro ha le particelle più pesanti.

Si noti che viene mostrato un andamento generalizzato ed esagerato: maggiore è la massa molare, minore è la quantità di campione che deve essere posta sulla bilancia. Tuttavia, questo volume di materia dipende anche fortemente dallo stato di aggregazione di ciascun composto e dalla sua densità.

Come viene calcolata la massa molare?

Definizione

La massa molare può essere calcolata in base alla sua definizione: quantità di massa per mole di sostanza:

M = grammi di sostanza / mole di sostanza

Infatti, g / mol è l'unità in cui viene solitamente espressa la massa molare, insieme a kg / mol. Quindi, se sappiamo quante moli abbiamo di un composto o elemento e lo pesiamo, arriveremo direttamente alla sua massa molare applicando una semplice divisione.

Elementi

La massa molare non si applica solo ai composti, ma anche agli elementi. Il concetto di talpe non discrimina affatto. Pertanto, con l'aiuto di una tavola periodica individuiamo le masse atomiche relative per un elemento di interesse e ne moltiplichiamo il valore per 1 g / mol; questa è la costante di Avogadro, M _U .

Ad esempio, la massa atomica relativa dello stronzio è 87,62. Se vogliamo avere la sua massa atomica, sarebbe 87,62 amu; ma se quello che stiamo cercando è la sua massa molare, allora sarà 87,62 g / mol (87,62 · 1g / mol). E così, le masse molari di tutti gli altri elementi si ottengono allo stesso modo, senza nemmeno dover effettuare tale moltiplicazione.

Composti

La massa molare di un composto non è più grande della somma delle relative masse atomiche degli atomi moltiplicato per M _U .

Ad esempio, la molecola d'acqua, H ₂ O, ha tre atomi: due idrogeno e uno ossigeno. Le masse atomiche relative di H e O sono rispettivamente 1.008 e 15.999. Quindi, aggiungiamo le loro masse moltiplicando per il numero di atomi presenti nella molecola del composto:

2 H (1,008) = 2,016

1 O (15.999) = 15.999

M (H ₂ O) = (2.016 + 15.999) 1g / mol = 18,015 g / mol

È una pratica abbastanza comune omettere M _U alla fine:

M (H ₂ O) = (2,016 + 15.999) = 18,015 g / mol

La massa molare è intesa come unità di g / mol.

Esempi

Si è appena citata una delle masse molari più note: quella dell'acqua, 18 g / mol. Coloro che hanno familiarità con questi calcoli, raggiungono un punto in cui sono in grado di memorizzare alcune masse molari senza doverle cercare o calcolarle come è stato fatto sopra. Alcune di queste masse molari, che servono come esempi, sono le seguenti:

-O ₂ : 32 g / mol

-N ₂ : 28 g / mol

-NH ₃ : 17 g / mol

-CH ₄ : 16 g / mol

-CO ₂ : 44 g / mol

-HCl: 36,5 g / mol

-H ₂ SO ₄ : 98 g / mol

-CH ₃ COOH: 60 g / mol

-Fe: 56 g / mol

Notare che i valori forniti sono arrotondati. Per scopi più precisi, le masse molari dovrebbero essere espresse a più cifre decimali e calcolate con le masse atomiche relative corrette ed esatte.

Esercizi risolti

Esercizio 1

Con metodi analitici, è stato stimato che una soluzione di un campione contiene 0,0267 moli di un analita D. Inoltre, è noto che la sua massa corrisponde al 14% di un campione la cui massa totale è di 76 grammi. Calcola la massa molare dell'analita putativo D.

Dobbiamo determinare la massa di D che è disciolta nella soluzione. Procediamo:

Massa (D) = 76 g 0,14 = 10,64 g D

Cioè, calcoliamo il 14% dei 76 grammi del campione, che corrispondono ai grammi dell'analita D.Quindi, e infine, applichiamo la definizione di massa molare, poiché abbiamo dati sufficienti per calcolarla:

M (D) = 10,64 g D / 0,0267 mol D

= 398,50 g / mol

Che si traduce come: una mole (6.022 · 10 ²³ ) di molecole Y ha una massa pari a 398,50 grammi. Grazie a questo valore possiamo sapere quanto di Y vogliamo pesare sulla bilancia nel caso in cui desideriamo, ad esempio, preparare una soluzione con una concentrazione molare di 5 · 10 ^-3 M; ovvero sciogliere 0,1993 grammi di Y in un litro di solvente:

5 10 ^-3 (mol / L) (398.50 g / mol) = 0,1993 g Y

Esercizio 2

Calcola la massa molare dell'acido citrico sapendo che la sua formula molecolare è C ₆ H ₈ O ₇ .

La stessa formula C ₆ H ₈ O ₇ facilita la comprensione del calcolo, poiché ci dice subito il numero di atomi di C, H e O presenti nell'acido citrico. Pertanto, ripetiamo lo stesso passaggio eseguito per l'acqua:

6 C (12,0107) = 72,0642

8 H (1.008) = 8.064

7 O (15.999) = 111.993

M (acido citrico) = 72,0642 + 8,064 + 111,993

= 192,1212 g / mol

Esercizio 3

Calcola la massa molare del solfato di rame pentaidrato, CuSO ₄ · 5H ₂ O.

Sappiamo da prima che la massa molare dell'acqua è 18,015 g / mol. Questo ci aiuta a semplificare i calcoli, poiché per il momento lo omettiamo e ci concentriamo sul sale anidro CuSO ₄ .

Abbiamo che le masse atomiche relative di rame e zolfo sono rispettivamente 63,546 e 32,065. Con questi dati si procede come per l'esercizio 2:

1 Cu (63.546) = 63.546

1 S (32.065) = 32.065

4 O (15.999) = 63.996

M (CuSO ₄ ) = 63.546 + 32.065 + 63.996

= 159,607 g / mol

Ma a noi interessa la massa molare del sale pentaidrato, non quello anidro. Per fare ciò, dobbiamo aggiungere la massa d'acqua corrispondente al risultato:

5 H ₂ O = 5 · (18,015) = 90,075

M (CuSO ₄ · 5H ₂ O) = 159,607 + 90,075

= 249,682 g / mol

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
2. Wikipedia. (2020). Massa molare. Estratto da: en.wikipedia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Cos'è la massa molare? Definizione, formula ed esempi. Studia. Estratto da: study.com
4. Dott.ssa Kristy M. Bailey. (sf). Tutorial sulla stechiometria
   Trovare la massa molare. Estratto da: occc.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2 dicembre 2019). Problema di esempio di massa molare. Estratto da: thoughtco.com