מחשבון מסה מולרית - חשב משקל מולקולרי מיידית

מחשבון מסה מולרית מוצא את המסה של מול אחד של תרכובת כימית על פי הנוסחה הכימית שלה. התוצאה ניתנת בגרמים למול (g/mol), ערך המכונה גם משקל מולקולרי.

מהי מסה מולרית?

מסה מולרית היא המסה של מול אחד של חומר. מול הוא מספר קבוע של חלקיקים: 6.02214076 × 10²³, המכונה מספר אבוגדרו. המספר הזה מדויק. הוא נקבע בהגדרה בעדכון 2019 של מערכת היחידות הבין־לאומית (SI).

כימאים משתמשים במולים משום שאטומים ומולקולות קטנים מכדי לשקול אותם זה אחר זה. מול הופך מספר ניתן לספירה של חלקיקים למסה שמאזניים במעבדה יכולים למדוד.

נוסחת המסה המולרית

המסה המולרית של תרכובת היא סכום המסות האטומיות של כל האטומים בנוסחה שלה:

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

• $M$ היא המסה המולרית של התרכובת, ב־g/mol
• $A_i$ היא המסה האטומית של היסוד $i$, ב־g/mol
• $n_i$ הוא מספר האטומים של היסוד $i$ המופיעים בנוסחה

המסות האטומיות נלקחות מהטבלה המחזורית. כל אחת מהן היא ממוצע משוקלל של האיזוטופים המופיעים בטבע של יסוד, על סמך ערכים תקניים שפורסמו על ידי האיגוד הבין־לאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC).

כיצד מחשבים מסה מולרית: שלב אחר שלב

דוגמה 1: מים (H₂O)

1. יש לרשום כל יסוד ואת מספר האטומים שלו: 2 מימן (H), 1 חמצן (O).
2. יש להכפיל כל מסה אטומית במספר האטומים שלה: H = 1.008 × 2 = 2.016 g/mol; O = 15.999 × 1 = 15.999 g/mol.
3. יש לחבר את התוצאות: 2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol.

המסה המולרית של מים היא 18.015 g/mol.

דוגמה 2: סידן הידרוקסידי (Ca(OH)₂)

סוגריים מציינים שכל מה שבתוכם מוכפל במספר המופיע אחרי הסוגר הסוגר. ב־Ca(OH)₂, הקבוצה (OH) מופיעה פעמיים.

1. אטומים: 1 Ca, 2 O, 2 H.
2. כפל: Ca = 40.078 × 1 = 40.078; O = 15.999 × 2 = 31.998; H = 1.008 × 2 = 2.016.
3. חיבור: 40.078 + 31.998 + 2.016 = 74.092 g/mol.

Ca(OH)₂ ו־CaOH₂ אינן אותה נוסחה. ללא סוגריים, CaOH₂ הייתה מציינת אטום חמצן אחד בלבד במקום שניים, כלומר תרכובת שונה ושגויה.

כיצד להשתמש במחשבון זה

1. יש להקליד נוסחה כימית בתיבת הקלט, כגון H2O, NaCl או Ca(OH)2.
2. יש להשתמש באותיות רישיות וקטנות תקניות. האות הראשונה בסמל של יסוד היא אות גדולה, וכל אות שנייה היא אות קטנה. "Na" הוא נתרן; "na" אינו נקרא כסמל של יסוד.
3. יש להשתמש בסוגריים עגולים, מרובעים או מסולסלים כדי לקבץ אטומים שחוזרים על עצמם, ולאחר מכן להוסיף מספר אחרי הסוגר הסוגר.
4. יש לקרוא את המסה המולרית הכוללת, את טבלת פירוט היסודות ואת האחוז המסתי של כל יסוד.

המחשבון מסמן שלושה סוגים של בעיות: סמל שהמחשבון אינו מזהה, תו שהמחשבון אינו יכול לקרוא וסוגריים שאינם נסגרים. השימוש באותיות גדולות וקטנות חשוב יותר מכפי שנדמה. הקלדת "Co2" במקום "CO2" אינה מעלה שגיאה, משום ש־"Co" הוא בעצמו סמל תקף של יסוד, קובלט. המחשבון קורא את "Co2" כשני אטומי קובלט, ולא כפחמן דו־חמצני.

מדוע המסה המולרית חשובה

המסה המולרית מקשרת בין המסה שנמדדה במאזניים לבין מספר המולים במסה זו. מולים, ולא גרמים, הם היחידה שבה כימאים משתמשים לאיזון משוואות כימיות ולחישוב תפוקות של תגובות.

משימה נפוצה במעבדה היא הכנת תמיסה בריכוז ידוע. כדי להכין 500 mL תמיסה בריכוז 0.1 mol/L של נתרן כלורי (NaCl, שמסה מולרית שלו היא 58.44 g/mol):

$m = c \times V \times M$

כאשר m היא המסה בגרמים, c הוא הריכוז במולים לליטר ו־V הוא הנפח בליטרים.

מסה = 0.1 mol/L × 0.5 L × 58.44 g/mol = 2.922 g

שקילה של 2.922 g NaCl והמסתו ב־500 mL מים נותנות את הריכוז הרצוי. שגיאה במסה המולרית עוברת ישירות לשגיאה בריכוז הסופי.

שאלות נפוצות

במה שונה מסה מולרית ממשקל מולקולרי?

שני המונחים מתארים אותה כמות ביחידות שונות. מסה מולרית מבוטאת בגרמים למול (g/mol). משקל מולקולרי מבוטא לעיתים קרובות ביחידות מסה אטומית (amu) או בדלטונים (Da). המספר זהה בשני המקרים: מים הם 18.015 g/mol, או 18.015 Da.

מדוע המחשבון מציג "יסוד לא ידוע"?

פירוש הדבר שהוא מצא סמל שאינו מופיע בטבלה המחזורית, כגון "Xx", או סמל שבו נעשה שימוש שגוי באותיות גדולות וקטנות. רק האות הראשונה בסמל של יסוד יכולה להיות אות גדולה.

האם המחשבון יכול לטפל בהידרטים כגון CuSO₄·5H₂O?

לא ישירות. המחשבון אינו קורא את הנקודה העילית המשמשת בנוסחאות של הידרטים, ולכן הזנת "CuSO4.5H2O" מחזירה שגיאה. יש לחשב את שני החלקים בנפרד. CuSO₄ נטול מים הוא 159.602 g/mol. חמש מולקולות מים הן 5 × 18.015 = 90.075 g/mol. הסכום הכולל עבור נחושת גופרתית פנטהידרטית הוא 249.677 g/mol.

עד כמה התוצאות מדויקות?

המחשבון מציג את המסה המולרית עד ארבע ספרות אחרי הנקודה העשרונית, למשל 18.0150 g/mol עבור מים. זו רמת דיוק גבוהה מזו שנדרשת ברוב עבודות המעבדה. דיוקם של מאזניים אנליטיים תקניים הוא בערך ±0.001 g, וזהו בדרך כלל מקור השגיאה הגדול יותר.

האם המחשבון משתמש במשקלים אטומיים של IUPAC?

כן. הוא משתמש במשקלים האטומיים התקניים שפרסם IUPAC, הארגון הקובע ערכי ייחוס למסים אטומיים ברחבי העולם. עבור יסודות שיחסי האיזוטופים שלהם משתנים לפי המקור הגאולוגי, כגון ליתיום, IUPAC מפרסם טווח, והמחשבונים משתמשים בערך מוסכם יחיד מתוך הטווח הזה.

מה תפקידם של סוגריים וסוגריים מרובעים בנוסחה?

הם מקבצים אטומים שחוזרים על עצמם כיחידה. ב־Ca(OH)₂, הקבוצה (OH) מוכפלת ב־2, ומוסיפה 2 אטומי חמצן ו־2 אטומי מימן לצד 1 אטום סידן. סוגריים מרובעים [ ] וסוגריים מסולסלים { } פועלים באותו אופן וניתן לקנן אותם בתוך סוגריים עגולים, דבר המועיל בנוסחאות מורכבות כגון תרכובות קואורדינציה.