Molaarinen massa -laskuri - Laske molekyylipaino välittömästi

Moolimassalaskuri määrittää kemiallisen yhdisteen yhden moolin massan sen kemiallisen kaavan perusteella. Tulos ilmoitetaan grammoina moolia kohti (g/mol), ja tätä arvoa kutsutaan myös molekyylipainoksi.

Mitä moolimassa on?

Moolimassa on aineen yhden moolin massa. Mooli on hiukkasten kiinteä lukumäärä: 6,02214076 × 10²³, jota kutsutaan Avogadron luvuksi. Luku on eksakti. Se määriteltiin kiinteäksi 2019 tehdyssä kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) päivityksessä.

Kemistit käyttävät mooleja, koska atomit ja molekyylit ovat aivan liian pieniä punnittaviksi yksitellen. Mooli muuttaa hiukkasten laskettavan lukumäärän massaksi, jonka laboratoriovaaka voi mitata.

Moolimassan kaava

Yhdisteen moolimassa on sen kaavan kaikkien atomien atomimassojen summa:

$M = \sum_{i} (A_i \times n_i)$

• $M$ on yhdisteen moolimassa yksikössä g/mol
• $A_i$ on alkuaineen $i$ atomimassa yksikössä g/mol
• $n_i$ on alkuaineen $i$ atomien lukumäärä kaavassa

Atomimassat saadaan jaksollisesta järjestelmästä. Kukin niistä on alkuaineen luonnossa esiintyvien isotooppien painotettu keskiarvo, joka perustuu Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liiton (IUPAC) julkaisemiin standardiarvoihin.

Moolimassan laskeminen vaihe vaiheelta

Esimerkki 1: vesi (H₂O)

1. Luettele kukin alkuaine ja sen atomien lukumäärä: 2 vetyä (H), 1 happi (O).
2. Kerro kukin atomimassa atomien lukumäärällä: H = 1,008 × 2 = 2,016 g/mol; O = 15,999 × 1 = 15,999 g/mol.
3. Laske tulokset yhteen: 2,016 + 15,999 = 18,015 g/mol.

Veden moolimassa on 18,015 g/mol.

Esimerkki 2: kalsiumhydroksidi (Ca(OH)₂)

Sulkeet tarkoittavat, että kaikki sulkeiden sisällä oleva kerrotaan sulkeiden jälkeen kirjoitetulla luvulla. Kaavassa Ca(OH)₂ ryhmä (OH) esiintyy kaksi kertaa.

1. Atomit: 1 Ca, 2 O, 2 H.
2. Kerro: Ca = 40,078 × 1 = 40,078; O = 15,999 × 2 = 31,998; H = 1,008 × 2 = 2,016.
3. Laske yhteen: 40,078 + 31,998 + 2,016 = 74,092 g/mol.

Ca(OH)₂ ja CaOH₂ eivät ole sama kaava. Ilman sulkeita CaOH₂ tarkoittaisi vain yhtä happiatomia kahden sijaan, joten kyseessä olisi eri ja virheellinen yhdiste.

Laskurin käyttö

1. Kirjoita syöttökenttään kemiallinen kaava, kuten H2O, NaCl tai Ca(OH)2.
2. Käytä alkuaineiden symboleissa vakiintunutta kirjainkokoa. Symbolin ensimmäinen kirjain on iso ja mahdollinen toinen kirjain pieni. ”Na” tarkoittaa natriumia; ”na” ei ole alkuaineen symboli.
3. Käytä sulkeita, hakasulkeita tai aaltosulkeita toistuvien atomiryhmien merkitsemiseen ja lisää luku sulkevan merkin jälkeen.
4. Tarkista moolimassan kokonaisarvo, alkuainekohtainen erittelytaulukko ja kunkin alkuaineen massaosuus.

Laskuri ilmoittaa kolmenlaisista ongelmista: symbolista, jota se ei tunnista, merkistä, jota se ei pysty lukemaan, sekä sulkeista, joita ei ole suljettu. Kirjainkoolla on suurempi merkitys kuin ehkä vaikuttaa. Jos kirjoitat ”Co2” CO2-merkinnän sijaan, virhettä ei ilmoiteta, koska ”Co” on kelvollinen alkuaineen symboli eli koboltti. Laskuri tulkitsee ”Co2”:n kahdeksi kobolttiatomiksi, ei hiilidioksidiksi.

Miksi moolimassalla on merkitystä?

Moolimassa yhdistää vaa'alla mitatun massan kyseisen massan sisältämien moolien lukumäärään. Kemiallisten yhtälöiden tasapainottamiseen ja reaktioiden saantojen laskemiseen kemistit käyttävät grammojen sijaan mooleja.

Tavallinen laboratoriotehtävä on tunnetun pitoisuuden liuoksen valmistaminen. Kun valmistetaan 500 mL 0,1 mol/L:n natriumkloridiliuosta (NaCl, moolimassa 58,44 g/mol):

$m = c \times V \times M$

missä m on massa grammoina, c pitoisuus mooleina litrassa ja V tilavuus litroina.

massa = 0,1 mol/L × 0,5 L × 58,44 g/mol = 2,922 g

Kun punnitaan 2,922 g NaCl:ää ja liuotetaan se 500 mL:aan vettä, saadaan tavoitepitoisuus. Moolimassan virhe siirtyy suoraan lopullisen pitoisuuden virheeksi.

Usein kysyttyä

Mikä ero on moolimassalla ja molekyylipainolla?

Ne kuvaavat samaa suuretta eri yksiköissä. Moolimassa ilmoitetaan grammoina moolia kohti (g/mol). Molekyylipaino ilmoitetaan usein atomimassayksikköinä (amu) tai daltonina (Da). Luku on sama kummassakin tapauksessa: veden moolimassa on 18,015 g/mol eli 18,015 Da.

Miksi laskuri ilmoittaa ”tuntematon alkuaine”?

Tämä tarkoittaa, että laskuri löysi symbolin, jota ei ole jaksollisessa järjestelmässä, kuten ”Xx”, tai symbolin, jonka kirjainkoko on väärä. Alkuaineen symbolin vain ensimmäinen kirjain voi olla iso.

Voiko tämä laskuri käsitellä hydraatteja, kuten CuSO₄·5H₂O?

Ei suoraan. Laskuri ei lue hydraattikaavoissa käytettävää kohotettua pistettä, joten merkinnän ”CuSO4.5H2O” syöttäminen antaa virheilmoituksen. Laske sen sijaan nämä kaksi osaa erikseen. Vedettömän CuSO₄:n moolimassa on 159,602 g/mol. Viiden vesimolekyylin massa on 5 × 18,015 = 90,075 g/mol. Kuparisulfaattipentahydraatin kokonaismassa on 249,677 g/mol.

Kuinka tarkkoja tulokset ovat?

Laskuri ilmoittaa moolimassan neljän desimaalin tarkkuudella, esimerkiksi veden moolimassaksi 18,0150 g/mol. Se on tarkempi kuin useimmissa laboratoriotöissä tarvitaan. Tavallisen analyysivaa'an tarkkuus on noin ±0,001 g, mikä on yleensä suurempi virhelähde.

Käyttääkö laskuri IUPACin atomipainoja?

Kyllä. Se käyttää IUPACin julkaisemia standardisia atomipainoja. IUPAC määrittää atomimassojen viitearvot maailmanlaajuisesti. Alkuaineille, joiden isotooppisuhteet vaihtelevat geologisen esiintymän mukaan, kuten litiumille, IUPAC julkaisee vaihteluvälin, ja laskurit käyttävät sen sisältä yhtä tavanomaista arvoa.

Mitä sulkeet ja hakasulkeet tekevät kaavassa?

Ne ryhmittelevät yksikkönä toistuvat atomit. Kaavassa Ca(OH)₂ ryhmä (OH) kerrotaan luvulla 2, jolloin kalsiumatomin 1 lisäksi tulee 2 happiatomia ja 2 vetyatomia. Hakasulkeet [ ] ja aaltosulkeet { } toimivat samalla tavalla, ja niitä voidaan käyttää sisäkkäin sulkeiden sisällä. Tämä on hyödyllistä monimutkaisissa kaavoissa, kuten koordinaatioyhdisteissä.