Back to chapter

3.8:

Chemisch Rekenen: Formulemassa en de Mol

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Formula Mass and Mole Concepts of Compounds

Idiomas

COMPARTILHAR

De kleinste representatieve eenheid van een verbinding is het molecuul weergegeven door een chemische formule. De atoommassa’s van alle atomen in de chemische formule, indien toegevoegd, geven de molecuulmassa van de verbinding, gemeten in atomaire massa-eenheid. Om bijvoorbeeld de molecuulmassa van sucrose of tafelsuiker te vinden, wordt de atoommassa van elk element vermenigvuldigd met het aantal atomen van het overeenkomstige element.De totale som geeft de molecuulmassa van sucrose. De massa van alle moleculen die aanwezig zijn in één mol van een chemische verbinding, wordt de molaire massa genoemd, gemeten in gram per mol. De molaire massa van een verbinding is numeriek gelijk aan de moleculaire massa Bijvoorbeeld, sucrose, met een molecuulmassa van 342, 3 atomaire massa-eenheid, heeft een molaire massa van 342, 3 gram per mol.Het feitelijke aantal moleculen of deeltjes weten dat aanwezig is in een chemische stof, is van fundamenteel belang om de samenstelling, interacties en combinaties ervan te begrijpen. In een bepaald monster van een verbinding is het tellen van het werkelijke aantal moleculen met gewone middelen echter onpraktisch. Door gebruik te maken van de relatie tussen molaire massa, mol en het getal van Avogadro, kan het totale aantal aanwezige moleculen worden berekend.Volgens het concept is de molaire massa van een verbinding gelijk aan één mol van de verbinding, wat neerkomt op 6, 022 x 10^23 deeltjes. Daarom bevat 342, 3 gram sucrose 6, 022 x 10^23 sucrosemoleculen. Als een sacharosemonster bijvoorbeeld 150 gram weegt, kan het aantal moleculen worden bepaald door berekening met behulp van de methode van kruislings vermenigvuldigen.Het resultaat laat zien dat 150 gram sucrose 2, 63 x 10^23 sucrosemoleculen vormt. Het percentage van elk element in een verbinding kan worden uitgedrukt met behulp van een massapercentagewaarde. Om te berekenen, wordt de massa van het element in één mol van de verbinding gedeeld door de totale massa van één mol van de verbinding en omgezet in een percentage.Om in de praktijk het massapercentage waterstof in sucrose te berekenen, wordt de totale massa van waterstofatomen en de totale massa van sucrosemoleculen in de formule opgenomen. De berekende waarde laat zien dat sucrose 6, 4 massaprocent waterstof bevat.

3.8:

Chemisch Rekenen: Formulemassa en de Mol

Formula Mass of Covalent Compounds

Chemical formulas represent the elemental makeup of substances. For covalent compounds, the formula represents the numbers and types of atoms composing a single molecule of the substance; therefore, the formula mass may be correctly referred to as a molecular mass. The molecular formula of chloroform (CHCl3), a covalent compound, indicates that a single molecule contains one carbon atom, one hydrogen atom, and three chlorine atoms. The average molecular mass of a chloroform molecule is equal to the sum of the average atomic masses of these atoms:

Eq1

Formula Mass of Ionic Compounds

Ionic compounds are composed of discrete cations and anions that are combined in ratios to yield electrically neutral bulk matter. The formula mass for an ionic compound is calculated in the same way as the formula mass for covalent compounds: by summing the average atomic masses of all the atoms in the compound’s formula. However, the formula for an ionic compound does not represent the composition of a discrete molecule, so it may not correctly be referred to as the ‘molecular mass’.

For example, common table salt or sodium chloride (NaCl) is an ionic compound composed of sodium cations (Na+) and chloride anions (Cl) combined in a 1:1 ratio. The formula mass for this compound is computed by adding the average atomic masses of its constituent elements:

Eq2

When computing the formula mass of an ionic compound, the average masses of neutral sodium and chlorine atoms were used, rather than the masses for sodium cations and chloride anions. Even though a sodium cation has a slightly smaller mass than a sodium atom (since it is missing an electron), this difference will be offset by the fact that a chloride anion is slightly more massive than a chlorine atom (due to the extra electron). Moreover, the mass of an electron is negligibly small with respect to the mass of a typical atom.

Mass Percent Composition

The elemental makeup of a compound defines its chemical identity, and chemical formulas are the most concise way of representing this elemental makeup. Percentage by mass of each element in the compound is called the mass percent of that particular element. Percent composition can be calculated by dividing the mass of each element by the overall mass of the compound and then convert to a percentage.

Percent composition is useful for evaluating the relative abundance of a given element in different compounds of known formulas. As long as the molecular or empirical formula of the compound in question is known, the percent composition may be derived from the atomic or molar masses of the compound's elements. 

For example, one molecule of nitric acid (HNO3) contains one nitrogen atom weighing 14.01 amu, one hydrogen atom weighing 1.008 amu, and three oxygen atoms weighing (3 × 16.00 amu) = 48.00 amu. The formula mass of nitric acid is therefore (14.01 amu + 1.008 amu + 48.00 amu) = 63.02 amu, and it’s percent composition is:

Eq3

Eq4

Eq5

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 3.1: Formula Mass and the Mole Concept and Openstax, Chemistry 2e, Section 3.2: Determining Empirical and Molecular Formulas.