Gramm móljainak átváltása | Ingyenes Kémiai Kalkulátor

Mi a gramm–mol átváltás?

A gramm–mol átváltás annak meghatározása, hogy egy adott anyagmennyiség hány molnak felel meg. A mol az anyagmennyiség SI-egysége, amelyet a vegyészek atomok, molekulák vagy ionok megszámlálására használnak. A grammok molra váltása összekapcsolja a laboratóriumi mérlegen mért tömeget a kémiai reakcióban részt vevő részecskék számával.

A kémiai egyenletek a reakciókat molokban írják le: az egyik anyag egy mólja a másik anyag meghatározott számú moljával reagál. A mérlegek a tömeget grammban mérik. A kettő közötti átváltás lehetővé teszi, hogy a vegyész a rendezett egyenletből ténylegesen kimérendő mennyiséget határozzon meg.

Bármely anyag egy mólja pontosan 6,02214076 × 10²³ elemi entitást tartalmaz. Ezt a számot Avogadro-állandónak nevezik. Ezt a pontos értéket 2019-ben rögzítették, amikor a Súlyok és Mértékek Általános Konferenciája (CGPM) felülvizsgálta a mol definícióját.

A gramm–mol képlete

A molok száma a grammban megadott tömeg és az anyag moláris tömegének hányadosa:

$\text{Anyagmennyiség (mol)} = \frac{\text{Tömeg (g)}}{\text{Moláris tömeg (g/mol)}}$

A fordított átváltásnál, vagyis molról grammra váltáskor, osztás helyett szorozni kell:

$\text{Tömeg (g)} = \text{Anyagmennyiség (mol)} \times \text{Moláris tömeg (g/mol)}$

A moláris tömeg egy anyag egy móljának tömege, grammban per molban (g/mol) megadva. Egyetlen elem esetében a moláris tömeg a periódusos rendszerben feltüntetett atomtömeg. Egy vegyület esetében a képletében szereplő összes atom atomtömegének összege.

A moláris tömeg kiszámítása

Egy vegyület moláris tömegének meghatározásához add össze az egyes elemek atomtömegének a képletben való előfordulások számával megszorzott értékeit. A képletben szereplő alsó indexek az egyes elemek atomjainak számát jelzik.

• Hidrogén (H): 1,008 g/mol
• Szén (C): 12,011 g/mol
• Oxigén (O): 15,999 g/mol
• Víz (H₂O): 2(1,008) + 15,999 = 18,015 g/mol, általában 18,02 g/mol formában írják
• Glükóz (C₆H₁₂O₆): 6(12,011) + 12(1,008) + 6(15,999) = 180,16 g/mol

Ezek a relatív atomtömegek az IUPAC által közzétett szabványos értékek. Régebbi tankönyvek az oxigént 16,00 értékre kerekítik, ami a moláris tömeget az utolsó tizedesjegyben kissé módosítja.

A képletben szereplő zárójelek a bennük lévő minden atomra vonatkoznak. A kalcium-foszfát, Ca₃(PO₄)₂, 3 kalciumatomot, 2 foszforatomot és 8 oxigénatomot tartalmaz (2, egyenként 4 oxigénatomot tartalmazó csoportot), nem pedig mindegyikből csak egyet.

A kristályvizet tartalmazó hidrátok, például a réz(II)-szulfát-pentahidrát (CuSO₄·5H₂O), a kristály belsejében kötött vízmolekulákat tartalmaznak. Ezeknek a vízmolekuláknak a tömegét hozzá kell adni a moláris tömeghez. A CuSO₄·5H₂O esetében ez 5 × 18,02 g/mol hozzáadását jelenti az öt vízmolekula miatt.

Számítási példa

Feladat: Válts át 25 g nátrium-kloridot (NaCl) molra.

1. lépés: Határozd meg a NaCl moláris tömegét.

• Nátrium (Na): 22,99 g/mol
• Klór (Cl): 35,45 g/mol
• NaCl: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol

2. lépés: Oszd el a tömeget a moláris tömeggel.

$\text{Anyagmennyiség (mol)} = \frac{25 \text{ g}}{58.44 \text{ g/mol}} = 0.4278 \text{ mol}$

Így 25 g NaCl 0,4278 mol-nak felel meg. Az átváltó minden eredményt négy tizedesjegyre kerekít, ezért ebben a példában 0,4278 értéket mutat.

Az átváltó fordított irányban is működik. Molról grammra váltva meghatározza 0,05 mol nátrium-hidroxid (NaOH, moláris tömege 40,00 g/mol) tömegét:

$\text{Tömeg} = 0.05 \text{ mol} \times 40.00 \text{ g/mol} = 2.0 \text{ g}$

A moláris tömeg nem lehet nulla, mert nullával osztva nincs értelmezett eredmény. Az átváltó eredmény helyett hibaüzenetet jelenít meg, ha a moláris tömeg mezőjében 0 szerepel.

Miért fontos az átváltás?

A rendezett kémiai egyenletek a reagensek és a termékek közötti mólarányokat adják meg, a reagenseket azonban tömeg alapján mérik. A grammok molra váltása az a lépés, amely összekapcsolja a kettőt.

Reakciósztöchiometria. A 2H₂ + O₂ → 2H₂O reakcióban 10 g hidrogéngáz 10 ÷ 2,016 = 4,96 mol H₂-nek felel meg. Az egyenlet 2:1 arányt mutat az H₂ és az O₂ között, ezért 4,96 mol H₂-höz 2,48 mol O₂ szükséges, ami 2,48 × 32,00 = 79,4 g O₂-nek felel meg.

Oldatok készítése. 500 mL 0,1 mol/L koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat készítéséhez 0,1 × 0,5 = 0,05 mol NaOH szükséges, ami 0,05 × 40,00 = 2,0 g.

Limitáló reagenssel kapcsolatos feladatok. Két reagens elegyítésekor mindkettő molra váltása, majd a rendezett egyenlethez viszonyított összehasonlítása megmutatja, melyik fogy el előbb, és melyik korlátozza a képződő termék mennyiségét.

Empirikus képletek. A laboratóriumi adatok általában egy vegyületben lévő elemek tömegszázalékát adják meg. Az egyes elemek tömegének molra váltása, majd a mólarányok összehasonlítása megadja a vegyület legegyszerűbb egész számos képletét.

Gyakori moláris tömegek

A mol története

Amedeo Avogadro 1811-ben azt javasolta, hogy azonos hőmérsékleten és nyomáson azonos térfogatú gázok azonos számú molekulát tartalmaznak. Ez az elképzelés, amelyet ma Avogadro-törvénynek neveznek, korai lépés volt a tömeg és a részecskeszám összekapcsolása felé. A „mol” szót általában Wilhelm Ostwald vegyésznek tulajdonítják az 1890-es évekből; a német „Mol” a molekulatömeg rövidítése.

1971-ben a mol hivatalos SI-alapegységgé vált. Definíciója szerint olyan anyagmennyiség volt, amely annyi elemi entitást tartalmaz, ahány atom található 12 g szén-12-ban. 2019-ben az SI-rendszert felülvizsgálták, így a molt közvetlenül Avogadro-állandójának rögzített értéke, 6,02214076 × 10²³ alapján definiálják, nem pedig egy fizikai szén-12-minta alapján.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a mol a kémiában? A mol az anyagmennyiség SI-egysége. Egy mol tetszőleges anyag 6,02214076 × 10²³ részecskét tartalmaz, ugyanúgy, ahogy egy tucat 12 darabot jelent. Lehetővé teszi, hogy a vegyészek tömeg alapján számolják meg a részecskéket.

Miért kell gramm és mol között átváltani? A kémiai egyenletek mólarányokkal írják le a reakciókat, a reagenseket azonban tömeg alapján mérik. Az átváltás a rendezett egyenletet mérlegen kimérhető mennyiséggé alakítja.

Hogyan határozható meg egy vegyület moláris tömege? Add össze a képletben szereplő valamennyi atom atomtömegét, minden atomot a megfelelő számú alkalommal beszámítva. Ez magában foglalja a zárójeleken belüli atomokat, valamint a hidrátok esetében a kristályban lévő vízmolekulákat is.

Átváltható a gramm molra a moláris tömeg ismerete nélkül? Nem. Az átváltáshoz moláris tömeg szükséges. Ezt az átváltás előtt ki kell keresni, vagy a kémiai képletből ki kell számítani.

Mi a különbség a molekulatömeg és a moláris tömeg között? A két szám megegyezik, de különböző dolgokat mérnek. A molekulatömeg, más néven relatív molekulatömeg, egy molekulát egy szén-12 atom tömegének tizenketted részéhez hasonlít, ezért nincs mértékegysége. A moláris tömeg az anyag egy móljának tömege, grammban per molban megadva.

Hogyan váltható át a molok száma részecskeszámra? A molok számát szorozd meg Avogadro-állandójával: részecskék = molok × 6,02214076 × 10²³. A fordított átváltáshoz oszd el a részecskeszámot Avogadro-állandójával.

Mi a gyakori hiba a moláris tömeg kiszámításakor? A zárójeleken belüli atomok kihagyása, például a Ca(NO₃)₂ esetében, vagy a hidrátok, például a CuSO₄·5H₂O vízmolekuláinak figyelmen kívül hagyása.