Молярная масса
Моля́рная ма́сса — характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству. Численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает (до 2019 года точно, а с 2019 года приблизительно в связи с изменениями определений основных единиц СИ) с молекулярной массой, выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой. Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
Связь между молярной массой и относительной молекулярной массой определяется константой молярной массы, которая равна Шаблон:Frac от молярной массы углерода-12. Её значение, рекомендованное CODATA с 2022 года<ref name="CODATA2022 allascii">Шаблон:CODATA2022.</ref>:
Ранее, с 2018 года, её значение, рекомендованное CODATA, было<ref name="CODATA2018 allascii">Fundamental Physical Constants — Complete Listing. 2018 CODATA adjustment Шаблон:Wayback. CODATA. NIST.</ref>:
Например, молярная масса кислорода как элемента <math chem>M \left( \ce{O} \right) = 16</math> г/моль, а в виде простого вещества, состоящего из молекул <math chem>\ce{O2}</math>, <math chem>M \left( \ce{O2} \right) = 32</math> г/моль.
Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов. Например, молярная масса воды <math chem>\ce{H2O}</math> есть
- <math chem="">M( \ce{H2O}) = 2 \cdot M( \ce{H}) + M( \ce{O}) = 2 \cdot 1~\text{г/моль} + 16~\text{г/моль} = 18~\text{г/моль}.</math>
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol), но из-за того, что когда молярная масса выражена в г/моль, её численное значение совпадает с относительной молекулярной массой, исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.
Молярную массу в формулах обычно обозначают заглавной буквой <math>M</math>.
Молярная масса некоторых веществ и смесей
Округлённые до целого числа молярные массы некоторых веществ и смесей приведены в таблице.
Средняя молярная масса
Средняя молярная масса <math>\bar{M}</math> смеси нескольких индивидуальных веществ с разными молярными массами <math>M_1,\, M_2,\, \dots,\, M_n</math> может быть вычислена через мольные доли <math>x_1,\, x_2,\, \dots, \, x_n</math> веществ в смеси как среднее арифметическое взвешенное мольных долей<ref name="Нащокин">Шаблон:Книга</ref>:
- <math>\bar{M} = \frac {\sum_{i=1}^n x_i M_i} {\sum_{i=1}^n x_i} = \sum_{i=1}^n x_i M_i,</math>
так как <math>\sum_{i=1}^n x_i = 1.</math>
Если состав вещества задан через массовые доли <math>w_1,\, w_2,\, \dots,\, w_n</math> индивидуальных веществ, то средняя молярная масса определяется через среднее гармоническое взвешенное массовых долей<ref name="Нащокин" />:
- <math>\bar{M} = \frac {\sum_{i=1}^n w_i}{\sum_{i=1}^n w_i/M_i} = \frac {1}{\sum_{i=1}^n w_i/M_i}.</math>
Средняя молярная масса важна для смесей газов, так как входит в термодинамические уравнения состояния газовых смесей.
Например, молярная масса воздуха <math>\bar{M_a}</math>, в предположении, для простоты пренебрегаем другими газами, что он состоит на 23,2 масс. % (21 об. %) из кислорода, 75,4 масс. % (78 об. %) азота и 1,4 масс. % (1 об. %) аргона (молярные массы 32; 28 и 40 г/моль соответственно) даёт для средней молярной массы воздуха:
- <math>\bar{M_a} = \frac {21 \cdot 32 + 78 \cdot 28 + 1 \cdot 40}{100} = \frac {100} {75{,}4/28 + 23{,}2/32 + 1{,}4/40} = 28{,}96 </math> г/моль.
Более точный расчет средней молярной массы сухого воздуха дает 28,97 г/моль<ref>The Engineering ToolBox Molecular Mass of Air Шаблон:Wayback</ref>.
Для высокомолекулярных веществ, состоящих из молекул с разной молярной массой, например, полимеров, иногда указывают среднюю молярную массу или диапазон молярных масс.
Примечания
Литература
- Глинка Н. Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов /Под ред. А. И. Ермакова. — 30-е изд., испр. — М.: ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС, 2005. — 728 с.: ил. — ISBN 5-89602-017-1.