Molekulargewichtsrechner - Molekularmasse berechnen

Was ist ein Rechner für das Molekulargewicht?

Ein Rechner für das Molekulargewicht ermittelt aus der Formel einer chemischen Verbindung die Masse von einem Mol dieser Verbindung. Er addiert das Atomgewicht jedes Atoms im Molekül und gibt die Summe in Gramm pro Mol (g/mol) an. Schüler, Studierende, Laborpersonal und Chemiker verwenden ihn, um Lösungen anzusetzen, Hausaufgaben zu prüfen und chemische Reaktionen zu planen.

Formel für das Molekulargewicht

Das Molekulargewicht, auch molare Masse genannt, ist die Summe der Atomgewichte aller Atome in einer Formel, jeweils multipliziert mit der Häufigkeit, mit der das Atom vorkommt:

$MW = \sum_i (\text{Atomgewicht des Elements } i) \times (\text{Anzahl der Atome des Elements } i)$

Ein Atomgewicht ist die durchschnittliche Masse eines Atoms eines Elements, gemessen in Gramm pro Mol. Es ergibt sich aus der natürlichen Mischung der Isotope dieses Elements, also von Atomen desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl und damit unterschiedlicher Masse. Die folgenden Werte folgen den von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) veröffentlichten Standardatomgewichten.

So berechnen Sie das Molekulargewicht: eine Formel lesen

Eine chemische Formel fasst drei Arten von Informationen in einer kurzen Folge aus Buchstaben und Zahlen zusammen:

1. Elementsymbole wie H, O oder Na zeigen, welche Atome enthalten sind.
2. Tiefgestellte Zahlen direkt nach einem Symbol geben an, wie viele Atome dieses Elements vorhanden sind. H₂O hat zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom.
3. Klammern fassen eine Gruppe von Atomen zusammen. Eine Zahl nach der schließenden Klammer multipliziert jedes Atom innerhalb der Gruppe.

Calciumhydroxid, Ca(OH)₂

Calciumhydroxid hat ein Calciumatom und eine Gruppe (OH), die zweimal vorkommt.

• Ca: 1 Atom × 40,078 = 40,078
• O: 2 Atome × 15,999 = 31,998
• H: 2 Atome × 1,008 = 2,016

$MW = 40.078 + 2 \times (15.999 + 1.008) = 40.078 + 34.014 = 74.092 \text{ g/mol}$

Verschachtelte Klammern, Fe(C₂H₃O₂)₃

Manche Formeln verschachteln eine Gruppe in einer größeren Formel. Eisen(III)-acetat ist ein Beispiel dafür.

1. Bestimmen Sie das Gewicht der Gruppe (C₂H₃O₂): 2×12.011 + 3×1,008 + 2×15.999 = 59,044
2. Multiplizieren Sie mit der tiefgestellten Zahl außerhalb der Klammern: 3 × 59,044 = 177,132
3. Addieren Sie das Eisenatom: 55,845 + 177,132 = 232,977 g/mol

So verwenden Sie den Rechner für das Molekulargewicht

1. Geben Sie eine chemische Formel in das Eingabefeld ein, etwa H2O, NaCl, C6H12O6 oder Ca(OH)2.
2. Der Rechner zeigt das Molekulargewicht in g/mol an und listet den Beitrag jedes Elements auf.
3. Kopieren Sie das Ergebnis, um es anderswo zu verwenden.

Formeln müssen die Standardschreibweise verwenden: Ein Elementsymbol beginnt mit einem Großbuchstaben, und ein zweiter Buchstabe, falls vorhanden, ist ein Kleinbuchstabe (Na, nicht NA oder na). Tiefgestellte Zahlen stehen direkt nach einem Symbol oder einer schließenden Klammer. Leerzeichen werden ignoriert, daher liefern „H2 O“ und „H2O“ dasselbe Ergebnis.

Der Rechner liest den Malpunkt nicht, der in der Hydratschreibweise verwendet wird, etwa in CuSO₄·5H₂O. Die Eingabe dieses Punkts führt zu einem Fehler. Um das Molekulargewicht eines Hydrats zu bestimmen, berechnen Sie die wasserfreie Verbindung und das Wasser getrennt und addieren Sie sie dann: Molekulargewicht von CuSO₄ plus das 5-Fache des Molekulargewichts von H₂O.

Beispiele für das Molekulargewicht

Einfache Verbindungen

Komplexe Verbindungen

Warum das Molekulargewicht wichtig ist

Das Molekulargewicht rechnet zwischen der Anzahl der Moleküle in einer Probe (gemessen in Mol) und der Masse dieser Probe (gemessen in Gramm) um. Diese Umrechnung liegt den meisten quantitativen Arbeiten in der Chemie zugrunde.

Im Labor legt es fest, wie viel Feststoff für eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration abzuwiegen ist. Um 500 mL einer Natriumchloridlösung mit 0,1 mol/L herzustellen, gilt: 0,1 mol/L × 0,5 L × 58,44 g/mol = 2,922 g NaCl. In der Stöchiometrie rechnet es die auf einer Waage gemessenen Gramm in die Mol um, die in einer ausgeglichenen chemischen Gleichung verwendet werden und mit denen sich vorhersagen lässt, wie viel Produkt eine Reaktion liefert. In biologischen Laboren legt es fest, wie viel Glucose oder ein anderer Nährstoff einem bestimmten Volumen Zellkulturmedium zugesetzt wird. Und in der Arzneimittelherstellung dient es dazu, zu berechnen, wie viel einer Verbindung wie Aspirin (C₉H₈O₄, 180,159 g/mol) in jede Dosis kommt.

Ein kurzer Abriss

Im Jahr 1803 schlug John Dalton vor, dass Elemente aus Atomen bestehen, und veröffentlichte die erste Tabelle relativer Atomgewichte. Jöns Jacob Berzelius verfeinerte diese Messungen zwischen 1808 und 1826. Im Jahr 1869 ordnete Dmitri Mendelejew die Elemente nach dem Atomgewicht im Periodensystem an, wodurch Muster in ihren Eigenschaften sichtbar wurden. Frederick Soddys Entdeckung der Isotope im Jahr 1913 erklärte, warum Atomgewichte keine ganzen Zahlen sind: Die Atome eines Elements können je nach Neutronenzahl geringfügig unterschiedliche Massen haben. Im Jahr 1961 löste Kohlenstoff-12 den Sauerstoff als Bezugspunkt für Atomgewichte ab. Die IUPAC überprüft und aktualisiert die Standardwerte weiterhin, sobald neue Messungen der Isotopenhäufigkeit vorliegen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Molekulargewicht?

Das Molekulargewicht ist die Gesamtmasse von einem Mol eines Stoffes. Man erhält es, indem man die Atomgewichte aller Atome in seiner Formel addiert. Es wird in Gramm pro Mol (g/mol) gemessen.

Was ist der Unterschied zwischen Molekulargewicht und molarer Masse?

Die beiden Begriffe bezeichnen für eine gegebene Verbindung dieselbe Größe und werden in der Chemie meist austauschbar verwendet. Die molare Masse bezeichnet speziell die Masse von einem Mol (6,022×10²³ Molekülen) eines Stoffes in g/mol.

Warum haben Atomgewichte Dezimalwerte?

Die meisten Elemente kommen in der Natur als Mischung von Isotopen vor, also von Atomen mit derselben Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl. Das Atomgewicht eines Elements ist die durchschnittliche Masse seiner Atome, gewichtet nach der Häufigkeit der einzelnen Isotope. Dieser Durchschnitt ist selten eine ganze Zahl.

Kann der Rechner Formeln mit verschachtelten Klammern verarbeiten?

Ja. Er löst zuerst die innerste Gruppe auf, multipliziert sie mit der tiefgestellten Zahl hinter der schließenden Klammer und wiederholt dies, bis die gesamte Formel auf eine einzige Summe reduziert ist, wie im Beispiel Fe(C₂H₃O₂)₃ weiter oben gezeigt.

Kann der Rechner Hydratformeln wie CuSO₄·5H₂O direkt verarbeiten?

Nein. Der Malpunkt (·) ist kein erkanntes Zeichen, und seine Eingabe führt zu einem Fehler. Berechnen Sie die wasserfreie Verbindung und das Wasser getrennt und addieren Sie dann das mit der Hydratzahl multiplizierte Molekulargewicht des Wassers.

Wie genau sind die Ergebnisse?

Der Rechner verwendet die Standardatomgewichte der IUPAC und liefert Ergebnisse mit bis zu vier Dezimalstellen. Das ist mehr als genug Genauigkeit für den Unterricht, routinemäßige Laborberechnungen und stöchiometrische Aufgaben.

Referenzen

1. IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). Abridged Standard Atomic Weights. CIAAW abridged atomic weights – Atomgewichte von H, C, N, O, Na, Mg, P, S, Cl, K, Ca und Fe, die in der Tabelle verwendet werden.
2. National Institute of Standards and Technology. CODATA Value: Avogadro constant. NIST Avogadro constant – 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ (exakt).