Molekyylipainolaskuri - Laske molekyylimassa

Mikä on molekyylimassalaskuri?

Molekyylimassalaskuri määrittää kemiallisen yhdisteen yhden moolin massan sen kaavan perusteella. Se laskee yhteen molekyylin jokaisen atomin atomimassat ja ilmoittaa summan grammoina moolia kohti (g/mol). Opiskelijat, laboratoriohenkilöstö ja kemistit käyttävät sitä liuosten valmistamiseen, kotitehtävien tarkistamiseen ja kemiallisten reaktioiden suunnitteluun.

Molekyylimassan kaava

Molekyylimassa, jota kutsutaan myös moolimassaksi, on kaavan kaikkien atomien atomimassojen summa siten, että kukin atomimassa kerrotaan kyseisen atomin esiintymiskertojen määrällä:

$MW = \sum_i (\text{alkuaineen atomimassa } i) \times (\text{alkuaineen atomien lukumäärä } i)$

Atomimassa on alkuaineen atomien keskimääräinen massa verrattuna kiinteään standardiin. Käytännössä se on näiden atomien yhden moolin massa grammoina. Keskiarvo perustuu alkuaineen isotooppien luonnolliseen seokseen. Isotoopit ovat saman alkuaineen atomeja, joissa on eri määrä neutroneja ja siksi erilaiset massat. Alla olevat arvot noudattavat Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liiton (IUPAC) julkaisemaa standardia.

Molekyylimassan laskeminen: kaavan lukeminen

Kemiallinen kaava tiivistää kolmenlaista tietoa lyhyeksi kirjainten ja numeroiden jonoksi:

1. Alkuaineiden symbolit, kuten H, O tai Na, ilmaisevat, mitä atomeja yhdisteessä on.
2. Alaindeksit, symbolin heti jäljessä olevat numerot, ilmaisevat kyseisen alkuaineen atomien lukumäärän. H₂O sisältää kaksi vetyatomia ja yhden happiatomin.
3. Sulkeet ryhmittelevät atomijoukon. Sulkeiden jälkeen oleva numero kertoo, että kaikki ryhmän atomit kerrotaan tällä luvulla.

kalsiumhydroksidi, Ca(OH)₂

Kalsiumhydroksidissa on yksi kalsiumatomi ja ryhmä (OH), joka esiintyy kahdesti.

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

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

sisäkkäiset sulkeet, Fe(C₂H₃O₂)₃

Joissakin kaavoissa ryhmä on sijoitettu suuremman kaavan sisään. Rauta(III)asetaatti on yksi esimerkki.

1. Ryhmän (C₂H₃O₂) massa: 2×12.011 + 3×1,008 + 2×15.999 = 59,044
2. Kerrotaan sulkeiden ulkopuolella olevalla alaindeksillä: 3 × 59,044 = 177,132
3. Lisätään rautaatomi: 55,845 + 177,132 = 232,977 g/mol

Molekyylimassalaskurin käyttö

1. Kirjoita kemiallinen kaava syöttökenttään, esimerkiksi H2O, NaCl, C6H12O6 tai Ca(OH)2.
2. Laskuri näyttää molekyylimassan yksikössä g/mol ja luettelee kunkin alkuaineen osuuden.
3. Kopioi tulos muualle käytettäväksi.

Kaavoissa on käytettävä vakiintunutta merkintätapaa: alkuaineen symboli alkaa isolla kirjaimella, ja toinen kirjain, jos sellainen on, on pieni (Na, ei NA tai na). Alaindeksi kirjoitetaan suoraan symbolin tai sulkeiden jälkeen, ja sen on oltava vähintään 1. Alaindeksi 0, kuten H0 tai (OH)0, hylätään sen sijaan, että sitä tulkittaisiin atomien puuttumiseksi. Välilyönnit ohitetaan, joten ”H2 O” ja ”H2O” antavat saman tuloksen.

Laskuri ei tunnista hydraattimerkinnässä käytettävää kohotettua pistettä, kuten CuSO₄·5H₂O. Pisteen syöttäminen aiheuttaa virheen. Hydratin molekyylimassa lasketaan määrittämällä vedettömän yhdisteen ja veden massat erikseen ja lisäämällä ne: CuSO₄:n molekyylimassa plus 5 kertaa H₂O:n molekyylimassa.

Molekyylimassan esimerkkejä

Yksinkertaiset yhdisteet

Monimutkaiset yhdisteet

Miksi molekyylimassalla on merkitystä

Molekyylimassa muuntaa näytteessä olevien molekyylien lukumäärän (mooleina mitattuna) näytteen massaksi (grammoina mitattuna) ja päinvastoin. Tämä muunnos on useimpien kemian kvantitatiivisten laskujen perusta.

Laboratoriossa se määrittää, kuinka paljon kiinteää ainetta punnitaan tietyn pitoisuuden liuosta varten. Kun valmistetaan 500 mL 0,1 mol/L:n natriumkloridiliuosta: 0,1 mol/L × 0,5 L × 58,44 g/mol = 2,922 g NaCl:a. Stoikiometriassa se muuntaa vaa'alla mitatut grammat tasapainotetussa kemiallisessa yhtälössä käytettäviksi mooleiksi. Yhtälön avulla voidaan ennustaa, kuinka paljon tuotetta reaktiossa syntyy. Biologian laboratorioissa se määrittää, kuinka paljon glukoosia tai muuta ravintoainetta lisätään tiettyyn tilavuuteen soluviljelyalustaa. Lääkkeiden valmistuksessa sen avulla lasketaan, kuinka paljon esimerkiksi aspiriinia (C₉H₈O₄, 180,159 g/mol) kuhunkin annokseen tulee.

Lyhyt historiallinen katsaus

Vuonna 1803 John Dalton esitti, että alkuaineet koostuvat atomeista, ja julkaisi ensimmäisen suhteellisten atomimassojen taulukon. Jöns Jacob Berzelius tarkensi näitä mittauksia vuosina 1808–1826. Vuonna 1869 Dmitri Mendelejev järjesti alkuaineet atomimassan mukaan jaksolliseen järjestelmään, joka paljasti niiden ominaisuuksissa esiintyviä säännönmukaisuuksia. Frederick Soddyn vuonna 1913 tekemä isotooppien löytö selitti, miksi atomimassat eivät ole kokonaislukuja: alkuaineen atomien massat voivat olla hieman erilaisia neutronien lukumäärästä riippuen. Vuonna 1961 hiili-12 korvasi vedyn atomimassojen vertailukohtana. IUPAC tarkistaa ja päivittää standardiarvoja edelleen, kun uusia isotooppien runsauden mittauksia saadaan.

Usein kysyttyä

Mikä on molekyylimassa?

Molekyylimassa on aineen yhden moolin kokonaismassa, joka saadaan laskemalla yhteen kaikki sen kaavan atomien atomimassat. Se ilmoitetaan grammoina moolia kohti (g/mol).

Mitä eroa on molekyylipainolla ja moolimassalla?

Nämä kaksi termiä kuvaavat tietyn yhdisteen osalta samaa suuretta, ja niitä käytetään useimmissa kemian yhteyksissä toistensa synonyymeina. Moolimassa tarkoittaa nimenomaisesti aineen yhden moolin (6,022×10²³ molekyyliä) massaa yksikössä g/mol.

Miksi atomimassoilla on desimaaliarvoja?

Useimmat alkuaineet esiintyvät luonnossa isotooppien seoksena. Isotoopeilla on sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneja. Alkuaineen atomimassa on sen atomien keskimääräinen massa, jossa kunkin isotoopin yleisyys on otettu huomioon. Keskiarvo on harvoin kokonaisluku.

Voiko laskuri käsitellä kaavoja, joissa on sisäkkäisiä sulkeita?

Kyllä. Se ratkaisee ensin sisimmän ryhmän, kertoo sen sulkeiden jälkeen olevalla alaindeksillä ja toistaa tämän, kunnes koko kaava on supistettu yhdeksi summaksi, kuten edellä olevassa Fe(C₂H₃O₂)₃-esimerkissä.

Voiko laskuri käsitellä hydraattikaavoja, kuten CuSO₄·5H₂O, suoraan?

Ei. Kohotettu piste (·) ei ole tunnistettu merkki, ja sen syöttäminen aiheuttaa virheen. Laske vedetön yhdiste ja vesi erikseen ja lisää sitten veden molekyylimassa kerrottuna hydraatioluvulla.

Miksi alaindeksi 0 hylätään?

Alaindeksi ilmaisee, kuinka monta alkuaineen atomia kaava sisältää, joten pienin mielekäs arvo on 1. Jos H0 hyväksyttäisiin kelvolliseksi kaavaksi, sen molekyylimassaksi ilmoitettaisiin 0 g/mol, mutta tällaista ainetta ei ole. Laskuri näyttää sen sijaan virheen.

Kuinka tarkkoja tulokset ovat?

Laskuri käyttää IUPAC:n standardiatomimassoja ja antaa tulokset enintään neljän desimaalin tarkkuudella. Tämä tarkkuus riittää hyvin opetustyöhön, tavanomaisiin laboratoriolaskuihin ja stoikiometrian tehtäviin.