Wie man Molarenmasse findet

Die Molmasse ist eine physikalische Eigenschaft von Substanzen. Es ist sehr nützlich beim Analysieren, Vergleichen und Vorhersagen der anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften wie Dichte, Schmelzpunkt, Siedepunkt und der Menge an Substanz, die mit einer anderen Substanz in einem System reagiert. Es gibt mehr als eine Methode zur Berechnung der Molmasse. Einige dieser Verfahren umfassen die Verwendung der direkten Gleichung, das Hinzufügen der Atommassen verschiedener Elemente in einer Verbindung und die Verwendung einer Siedepunkterhöhung oder Gefrierpunktserniedrigung. Einige dieser Hauptmethoden werden in diesem Artikel kurz beschrieben. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist Molmasse?
      - Definition, Berechnungsformel, Erklärung
2. Wie man Molarenmasse findet
      - Methoden zur Bestimmung der Molmasse
3.Welche Bedeutung hat es, die molare Masse einer Substanz zu kennen?
      - Anwendungen der Molmasse

Schlüsselbegriffe: Avogadro-Zahl, Siedepunkt, Calusius-Clapeyron, Kryoskopische Konstante, Ebullioskop-Konstante, Gefrierpunkt, Schmelzpunkt, Molalität, Molmasse, Molekulargewicht, Osmotischer Druck, Relative Atommasse

Was ist Molmasse?

Die Molmasse ist die Masse eines Mol einer bestimmten Substanz. Die am häufigsten verwendete Einheit für die Molmasse einer Substanz ist gmol^-1. Die SI-Einheit für die Molmasse ist jedoch kg Mol^-1 (oder kg / mol). Die Molmasse kann nach folgender Gleichung berechnet werden.

Molmasse = Masse der Substanz (Kg) / Substanzmenge (Mol)

Mol oder Mol ist die Einheit, mit der die Menge eines Stoffes gemessen wird. Ein Mol einer Substanz entspricht einer sehr großen Zahl von 6.023 x 10²³ von Atomen (oder Molekülen), aus denen die Substanz besteht. Diese Nummer wird als Avogadro-Nummer bezeichnet. Es ist eine Konstante, denn unabhängig von der Art des Atoms entspricht ein Mol dieser Menge an Atomen (oder Molekülen). Daher kann der Molmasse eine neue Definition gegeben werden, dh die Molmasse ist die Gesamtmasse von 6,023 x 10²³ Atome (oder Moleküle) einer bestimmten Substanz. Um Verwirrung zu vermeiden, sehen Sie sich das folgende Beispiel an.

• Verbindung A besteht aus A-Molekülen.
• Verbindung B besteht aus B-Molekülen.
• Ein Mol der Verbindung A setzt sich aus 6,023 x 10 zusammen²³ von A-Molekülen.
• Ein Mol Verbindung B besteht aus 6,023 x 10²³ von B-Molekülen.
• Die Molmasse der Verbindung A ist die Summe der Massen von 6,023 x 10²³ Moleküle.
• Die Molmasse der Verbindung B ist die Summe der Massen von 6,023 x 10²³ B-Moleküle.

Jetzt können wir dies auf reale Substanzen anwenden. Ein Mol H₂O setzt sich aus 6.023 x 10 zusammen²³ H₂O Moleküle. Die Gesamtmasse von 6,023 x 10²³ H₂O-Moleküle sind etwa 18 g. Daher ist die Molmasse von H₂O ist 18 g / mol.

Wie man Molarenmasse findet

Die Molmasse einer Substanz kann mit verschiedenen Methoden berechnet werden, z.

1. Atommassen verwenden
2. Verwenden Sie die Gleichung zur Berechnung der Molmasse
3. Von der Siedepunkthöhe
4. Ab dem Gefrierpunkt Depression
5. Vom osmotischen Druck

Diese Methoden werden nachstehend ausführlich beschrieben.

Atommassen verwenden

Die Molmasse eines Moleküls kann mit Atommassen bestimmt werden. Dies kann einfach durch die Zugabe von Molmassen jedes vorhandenen Atoms erfolgen. Die Molmasse eines Elements ist wie folgt angegeben.

Molmasse eines Elements = Relative Atommasse x Molmassenkonstante (g / mol)

Die relative Atommasse ist die Masse eines Atoms relativ zur Masse des Kohlenstoff-12-Atoms und hat keine Einheiten. Diese Beziehung kann wie folgt angegeben werden.

Molekulargewicht von A = Masse eines Moleküls A / [Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms x (1/12)]

Betrachten wir die folgenden Beispiele, um diese Technik zu verstehen. Es folgen die Berechnungen für Verbindungen mit demselben Atom, Kombination mehrerer verschiedener Atome und Kombination einer großen Anzahl von Atomen.

• Molmasse von H₂

o Arten von Atomen vorhanden = zwei H-Atome
o relative Atommassen = 1.00794 (H)
o Molmasse jedes Atoms = 1,00794 g / mol (H)
o Molmasse der Verbindung = (2 x 1,00794) g / mol
                                                   = 2.01588 g / mol

• Molmasse von HCl

o Arten von Atomen vorhanden = ein H-Atom und ein Cl-Atom
o relative Atommassen = 1.00794 (H) + 35.453 (Cl)
o Molmasse jedes Atoms = 1,00794 g / mol (H) + 35,453 g / mol (Cl)
o Molmasse der Verbindung = (1 x 1,00794) + (1 x 35,453) g / mol
                                                   = 36,46094 g / mol

• Molmasse von C₆H₁₂O₆

o Arten von Atomen vorhanden = 6 C-Atome, 12 H-Atome und 6 O-Cl-Atom
o relative Atommassen = 12.0107 (C) + 1.00794 (H) + 15.999 (O)
o Molmasse jedes Atoms = 12.0107 g / mol + 1,00794 g / mol (H) + 15,999 g / mol (O)
o Molmasse der Verbindung = (6 × 12.0107) + (12 × 1.00794) + (6 × 15.999) g / mol
                                                   = 180,15348 g / mol

Verwendung der Gleichung

Die Molmasse kann mit der unten angegebenen Gleichung berechnet werden. Diese Gleichung wird zur Bestimmung einer unbekannten Verbindung verwendet. Betrachten Sie das folgende Beispiel.

Molmasse = Masse des Stoffes (kg) / Stoffmenge (Mol)

• Die Verbindung D liegt in einer Lösung vor. Die Details sind wie folgt angegeben.
  • Verbindung D ist eine starke Basis.
  • Es kann ein H freigeben⁺ Ion pro Molekül.
  • Die Lösung von Verbindung D wurde unter Verwendung von 0,599 g Verbindung D hergestellt.
  • Es reagiert mit HCl im Verhältnis 1: 1

Dann kann die Bestimmung durch Säure-Base-Titration erfolgen. Da es sich um eine starke Base handelt, titrieren Sie die Lösung mit einer starken Säure (Bsp. HCl, 1,0 mol / l) in Gegenwart eines Phenolphthalein-Indikators. Die Farbänderung zeigt den Endpunkt (Bsp .: wenn 15,00 ml HCl zugesetzt werden) der Titration und nun werden alle Moleküle der unbekannten Base mit der zugesetzten Säure titriert. Dann kann die Molmasse der unbekannten Verbindung wie folgt bestimmt werden.

o Die umgesetzte Säure = 1,0 mol / l x 15,00 x 10-3 l
                                                                          = 1,5 x 10 & supmin; ² mol
o Die umgesetzte Basenmenge betrug daher 1,5 x 10-2 mol
o Die Molmasse der Verbindung D = 0,599 g / 1,5 · 10 & supmin; ² Mol
                                                                          = 39,933 g / mol
o Dann kann die unbekannte Verbindung D als NaOH vorhergesagt werden. (Um dies jedoch zu bestätigen, sollten wir weitere Analysen durchführen.).

Von der Siedepunkthöhe

Die Siedepunkterhöhung ist das Phänomen, das beschreibt, dass die Zugabe einer Verbindung zu einem reinen Lösungsmittel den Siedepunkt dieser Mischung auf einen höheren Siedepunkt als den des reinen Lösungsmittels erhöhen würde. Daher kann die Molmasse dieser zugesetzten Verbindung unter Verwendung der Temperaturdifferenz zwischen zwei Siedepunkten ermittelt werden. Wenn der Siedepunkt des reinen Lösungsmittels T ist_{Lösungsmittel} und der Siedepunkt der Lösung (mit der zugesetzten Verbindung) beträgt T_Lösung, Die Differenz zwischen zwei Siedepunkten kann wie folgt angegeben werden.

ΔT = T_Lösung - T_{Lösungsmittel}

Durch die Verwendung der Clausius-Clapeyron-Relation und des Raoult'schen Gesetzes können wir eine Beziehung zwischen ΔT und der Molalität der Lösung erhalten. 

ΔT = K_b . M

Wo K_b ist ebullioskopisch konstant und hängt nur von den Eigenschaften des Lösungsmittels ab und M ist die Molalität

Aus der obigen Gleichung können wir einen Wert für die Molalität der Lösung erhalten. Da die Menge an Lösungsmittel, die zur Herstellung dieser Lösung verwendet wird, bekannt ist, können wir den Wert für Mol der zugesetzten Verbindung ermitteln.

Molalität = Mole zugegebene Verbindung (Mol) / Masse des verwendeten reinen Lösungsmittels (kg)

Nun, da wir die Mole der Verbindung in der Lösung und die Masse der zugesetzten Verbindung kennen, können wir die Molmasse der Verbindung bestimmen.

Molmasse = Masse der Verbindung (g) / Mol Verbindung (Mol)

Abbildung 01: Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktdepression

Von der Tiefkühlpunkt-Depression

Gefrierpunktserniedrigung ist das Gegenteil von Siedepunkterhöhung. Wenn eine Verbindung zu einem Lösungsmittel gegeben wird, ist der Gefrierpunkt der Lösung manchmal niedriger als der des reinen Lösungsmittels. Dann sind die obigen Gleichungen etwas modifiziert.

ΔT = T_Lösung - T_{Lösungsmittel}

Der ΔT-Wert ist ein Minuswert, da der Siedepunkt jetzt niedriger als der Anfangswert ist. Die Molalität der Lösung kann wie bei der Siedepunkterhöhung erhalten werden.

ΔT = K_f . M

Hier das K_f  wird als Kryokonstante bezeichnet. Sie hängt nur von den Eigenschaften des Lösungsmittels ab.

Der Rest der Berechnungen ist derselbe wie bei der Siedepunkterhöhung. Hier können die Mole der hinzugefügten Verbindung auch unter Verwendung der nachstehenden Gleichung berechnet werden.

Molalität = Mole der Verbindung (Mol) / Masse des verwendeten Lösungsmittels (kg)

Dann kann die Molmasse unter Verwendung des Wertes für die hinzugefügten Mole der Verbindung und der Masse der hinzugefügten Verbindung berechnet werden.

Molmasse = Masse der Verbindung (g) / Mol Verbindung (Mol)

Vom osmotischen Druck

Osmotischer Druck ist der Druck, der angewendet werden muss, um zu verhindern, dass ein reines Lösungsmittel durch Osmose zu einer gegebenen Lösung gelangt. Der osmotische Druck kann in der folgenden Gleichung angegeben werden.

MR = MRT

Wo ist ∏ der osmotische Druck,
             M ist die Molarität der Lösung
             R ist die universelle Gaskonstante
             T ist die Temperatur

Die Molarität der Lösung ergibt sich aus der folgenden Gleichung.

Molarität = Mol Verbindung (Mol) / Volumen der Lösung (L)

Das Volumen der Lösung kann gemessen werden und die Molarität kann wie oben berechnet werden. Daher können die Mole der Verbindung in der Lösung gemessen werden. Dann kann die Molmasse bestimmt werden.

Molmasse = Masse der Verbindung (g) / Mol Verbindung (Mol)

Welche Bedeutung hat es, die molare Masse einer Substanz zu kennen?

• Molmassen verschiedener Verbindungen können verwendet werden, um die Schmelzpunkte und Siedepunkte dieser Verbindungen zu vergleichen.
• Die Molmasse wird verwendet, um die Massenanteile der in einer Verbindung vorhandenen Atome zu bestimmen.
• Die Molmasse ist bei chemischen Reaktionen sehr wichtig, um die Mengen eines bestimmten Reaktionspartners herauszufinden, der reagiert hat, oder um die Menge des Produkts zu ermitteln, die erhalten werden kann.
• Die Kenntnis der Molmassen ist sehr wichtig, bevor ein Versuchsaufbau entworfen wird.

Zusammenfassung

Es gibt verschiedene Methoden zur Berechnung der Molmasse einer Verbindung. Der einfachste Weg unter ihnen ist die Zugabe von Molmassen der in dieser Verbindung vorhandenen Elemente.

Verweise:

1. "Mole". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 24. April 2017. Web. Hier verfügbar. 22. Juni 2017. 
2. Helmenstine, Anne Marie. „Wie berechnet man die Molmasse?“ ThoughtCo. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 22. Juni 2017.
3. Robinson, Bill. „Bestimmung der Molmasse.“ Chem.purdue.edu. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 22. Juni 2017.
4. "Tiefkühlpunktdepression". Chemie LibreTexts. Textsammlung, 21. Juli 2016. Web. Erhältlich hier am 22. Juni 2017. 

Bildhöflichkeit:

1. "Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunkterhöhung" Von Tomas er - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia