Máy Tính Khối Lượng Phân Tử

Máy tính khối lượng phân tử là gì?

Máy tính khối lượng phân tử xác định khối lượng của một mol hợp chất hóa học từ công thức của nó. Máy cộng khối lượng nguyên tử của mọi nguyên tử trong phân tử và cho biết tổng khối lượng theo gam trên mol (g/mol). Học sinh, nhân viên phòng thí nghiệm và nhà hóa học sử dụng công cụ này để pha dung dịch, kiểm tra bài tập và lập kế hoạch cho các phản ứng hóa học.

Công thức tính khối lượng phân tử

Khối lượng phân tử, còn gọi là khối lượng mol, là tổng khối lượng nguyên tử của mọi nguyên tử trong một công thức, trong đó mỗi khối lượng được nhân với số lần nguyên tử đó xuất hiện:

$MW = \sum_i (\text{khối lượng nguyên tử của nguyên tố } i) \times (\text{số nguyên tử của nguyên tố } i)$

Khối lượng nguyên tử là khối lượng trung bình của các nguyên tử của một nguyên tố, được so sánh với một chuẩn cố định. Trên thực tế, đó là số gam trong một mol các nguyên tử đó. Giá trị trung bình này bắt nguồn từ hỗn hợp đồng vị tự nhiên của nguyên tố, tức các nguyên tử cùng một nguyên tố nhưng có số neutron khác nhau và vì vậy có khối lượng khác nhau. Các giá trị dưới đây tuân theo tiêu chuẩn do Liên minh Quốc tế về Hóa học Thuần túy và Hóa học Ứng dụng (IUPAC) công bố.

Nguyên tố	Ký hiệu	Nguyên tử khối (g/mol)
Hydro	H	1,008
Carbon	C	12,011
Nitơ	N	14,007
Oxy	O	15,999
Natri	Na	22,990
Magiê	Mg	24,305
Phốt pho	P	30,974
Lưu huỳnh	S	32,06
Clo	Cl	35,45
Kali	K	39,098
Canxi	Ca	40,078
Sắt	Fe	55,845

Cách tính khối lượng phân tử: đọc công thức

Một công thức hóa học chứa ba loại thông tin trong một chuỗi ngắn gồm chữ cái và chữ số:

Ký hiệu nguyên tố, chẳng hạn như H, O hoặc Na, cho biết những nguyên tử nào có mặt.
Chỉ số dưới, là các chữ số ngay sau một ký hiệu, cho biết có bao nhiêu nguyên tử của nguyên tố đó. H₂O có hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy.
Dấu ngoặc đơn nhóm một tập hợp nguyên tử lại với nhau. Một chữ số sau dấu ngoặc đóng nhân với mọi nguyên tử bên trong nhóm.

Ví dụ có lời giải: Canxi hydroxit, Ca(OH)₂

Canxi hydroxit có một nguyên tử canxi và một nhóm (OH) lặp lại hai lần.

Ca: 1 nguyên tử × 40,078 = 40,078
O: 2 nguyên tử × 15,999 = 31,998
H: 2 nguyên tử × 1,008 = 2,016

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

Ví dụ có lời giải: Dấu ngoặc đơn lồng nhau, Fe(C₂H₃O₂)₃

Một số công thức lồng một nhóm bên trong một công thức lớn hơn. Sắt(III) axetat là một ví dụ.

Tính khối lượng của nhóm (C₂H₃O₂): 2×12.011 + 3×1,008 + 2×15.999 = 59,044
Nhân với chỉ số bên ngoài dấu ngoặc: 3 × 59,044 = 177,132
Cộng nguyên tử sắt: 55,845 + 177,132 = 232,977 g/mol

Cách sử dụng máy tính khối lượng phân tử

Nhập công thức hóa học vào trường nhập liệu, chẳng hạn như H2O, NaCl, C6H12O6 hoặc Ca(OH)2.
Máy tính hiển thị khối lượng phân tử theo g/mol và liệt kê phần đóng góp của từng nguyên tố.
Sao chép kết quả để sử dụng ở nơi khác.

Công thức phải sử dụng ký hiệu chuẩn: ký hiệu nguyên tố bắt đầu bằng chữ in hoa, và chữ cái thứ hai, nếu có, phải viết thường (Na, không phải NA hoặc na). Chỉ số dưới đặt ngay sau ký hiệu hoặc dấu ngoặc đóng và phải bằng 1 trở lên. Chỉ số dưới bằng 0, như trong H0 hoặc (OH)0, sẽ bị từ chối thay vì được tính là không có nguyên tử. Khoảng trắng được bỏ qua, vì vậy "H2 O" và "H2O" cho cùng một kết quả.

Máy tính không nhận dạng dấu chấm giữa dùng trong cách ghi hiđrat, như trong CuSO₄·5H₂O. Nhập dấu chấm đó sẽ tạo ra lỗi. Để tính khối lượng phân tử của một hiđrat, hãy tính riêng hợp chất khan và nước, sau đó cộng chúng: khối lượng phân tử của CuSO₄ cộng với 5 lần khối lượng phân tử của H₂O.

Ví dụ về khối lượng phân tử

Hợp chất đơn giản

Hợp chất	Công thức	Phép tính	Khối lượng phân tử
Nước	H₂O	2×1,008 + 15,999	18,015 g/mol
Muối ăn	NaCl	22,990 + 35,45	58,44 g/mol
Cacbon dioxide	CO₂	12,011 + 2×15.999	44,009 g/mol
Amoniac	NH₃	14,007 + 3×1,008	17,031 g/mol
Metan	CH₄	12,011 + 4×1,008	16,043 g/mol

Hợp chất phức tạp

Hợp chất	Công thức	Khối lượng phân tử
Glucose	C₆H₁₂O₆	180,156 g/mol
Canxi hydroxit	Ca(OH)₂	74,092 g/mol
Amoni sulfat	(NH₄)₂SO₄	132,134 g/mol
Etanol	C₂H₅OH	46,069 g/mol
Axit sulfuric	H₂SO₄	98,072 g/mol
Aspirin	C₉H₈O₄	180,159 g/mol

Vì sao khối lượng phân tử quan trọng

Khối lượng phân tử chuyển đổi giữa số lượng phân tử trong một mẫu (đo bằng mol) và khối lượng của mẫu đó (đo bằng gam). Phép chuyển đổi này là nền tảng của hầu hết các công việc định lượng trong hóa học.

Trong phòng thí nghiệm, nó xác định lượng chất rắn cần cân để pha dung dịch có nồng độ cho trước. Để pha 500 mL dung dịch natri clorua 0,1 mol/L: 0,1 mol/L × 0,5 L × 58,44 g/mol = 2,922 g NaCl. Trong phép tính tỉ lượng, nó chuyển đổi số gam cân được thành số mol dùng trong phương trình hóa học đã cân bằng; phương trình này dự đoán lượng sản phẩm mà phản ứng tạo ra. Trong các phòng thí nghiệm sinh học, nó xác định lượng glucose hoặc chất dinh dưỡng khác cần thêm vào một thể tích cố định của môi trường nuôi cấy tế bào. Trong sản xuất dược phẩm, nó được dùng để tính lượng hợp chất như aspirin (C₉H₈O₄, 180,159 g/mol) có trong mỗi liều.

Lược sử

Năm 1803, John Dalton đề xuất rằng các nguyên tố được tạo thành từ nguyên tử và công bố bảng đầu tiên về khối lượng nguyên tử tương đối. Jöns Jacob Berzelius đã hoàn thiện các phép đo này trong khoảng từ 1808 đến 1826. Năm 1869, Dmitri Mendeleev sắp xếp các nguyên tố theo khối lượng nguyên tử vào bảng tuần hoàn, qua đó cho thấy các quy luật trong tính chất của chúng. Phát hiện về đồng vị của Frederick Soddy vào 1913 giải thích vì sao khối lượng nguyên tử không phải là số nguyên: các nguyên tử của một nguyên tố có thể có khối lượng hơi khác nhau tùy thuộc vào số neutron của chúng. Năm 1961, carbon-12 thay thế hydro làm mốc tham chiếu cho khối lượng nguyên tử. IUPAC vẫn tiếp tục xem xét và cập nhật các giá trị tiêu chuẩn khi có thêm các phép đo độ phong phú của đồng vị.

Các câu hỏi thường gặp

Khối lượng phân tử là gì?

Khối lượng phân tử là tổng khối lượng của một mol chất, được xác định bằng cách cộng khối lượng nguyên tử của tất cả các nguyên tử trong công thức của chất đó. Đại lượng này được đo bằng gam trên mol (g/mol).

Khối lượng phân tử khác khối lượng mol như thế nào?

Hai thuật ngữ này mô tả cùng một đại lượng đối với một hợp chất nhất định và được dùng thay thế cho nhau trong hầu hết công việc hóa học. Khối lượng mol chỉ khối lượng của một mol (6,022×10²³ phân tử) của một chất, tính theo g/mol.

Vì sao khối lượng nguyên tử có giá trị thập phân?

Hầu hết các nguyên tố tồn tại trong tự nhiên dưới dạng hỗn hợp đồng vị, là các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số neutron. Khối lượng nguyên tử của một nguyên tố là khối lượng trung bình của các nguyên tử, được tính theo tỉ lệ phổ biến của từng đồng vị. Giá trị trung bình đó hiếm khi là số nguyên.

Máy tính có xử lý được công thức có dấu ngoặc đơn lồng nhau không?

Có. Máy tính giải nhóm trong cùng trước, nhân nhóm đó với chỉ số theo sau dấu ngoặc đóng, rồi lặp lại cho đến khi toàn bộ công thức được rút gọn thành một tổng duy nhất, như trong ví dụ Fe(C₂H₃O₂)₃ ở trên.

Máy tính có thể xử lý trực tiếp các công thức hiđrat như CuSO₄·5H₂O không?

Không. Dấu chấm giữa (·) không phải là ký tự được nhận dạng, và nhập ký tự này sẽ tạo ra lỗi. Hãy tính riêng hợp chất khan và nước, sau đó cộng khối lượng phân tử của nước nhân với số hydrat hóa.

Vì sao chỉ số dưới bằng 0 bị từ chối?

Chỉ số dưới cho biết công thức chứa bao nhiêu nguyên tử của một nguyên tố, vì vậy giá trị nhỏ nhất có ý nghĩa là 1. Nếu coi H0 là một công thức hợp lệ, máy tính sẽ cho khối lượng phân tử bằng 0 g/mol, trong khi không có chất nào như vậy. Thay vào đó, máy tính hiển thị lỗi.

Kết quả chính xác đến mức nào?

Máy tính sử dụng khối lượng nguyên tử tiêu chuẩn của IUPAC và trả về kết quả với tối đa bốn chữ số thập phân, độ chính xác cao hơn mức cần thiết cho việc học trên lớp, các phép tính thường quy trong phòng thí nghiệm và bài toán tỉ lượng.

Máy Tính Khối Lượng Phân Tử - Tính Khối Lượng Phân Tử

Ví Dụ

Tài liệu hướng dẫn