המסה הטוחנת הוא נכס אינטנסיבי של עניין הנוגע למושג השומה עם מדידות מסה. בהיותו תמציתי יותר, מדובר בכמות המסה המתאימה לשומה אחת של חומר; כלומר, מספר Avogadro "שוקל" (6.022 · 10 23 ) של חלקיקים נתונים.
שומה אחת מכל חומר תכלול אותו מספר חלקיקים (יונים, מולקולות, אטומים וכו '); עם זאת, המסה שלו תשתנה מכיוון שממדיה המולקולריים מוגדרים על ידי מספר האטומים והאיזוטופים המרכיבים את מבנהו. ככל שהאטום או המולקולה מסיביים יותר, כך המסה הטוחנית שלו גדולה יותר.
ניתן לציין באופן שטחי את ההבדל בין המוני המולארי של חומרים שונים לפי הכמות המדויקת של הדגימה שלהם. מקור: גבריאל בוליבר.
לדוגמה, נניח ששומה אחת בדיוק נאספת לחמש תרכובות שונות (תמונה עליונה). בעזרת איזון נמדדה המסה לכל אשכול, הבאה לידי ביטוי להלן. מסה זו תואמת את המסה הטוחנית. מבין כולם, לתרכובת הסגולה יש החלקיקים הקלים ביותר, ואילו לתרכובת הכחולה כהה יש החלקיקים הכבדים ביותר.
שימו לב שמוצגת מגמה כללית ומוגזמת: ככל שהמסה הטוחנית גבוהה יותר, כך כמות המדגם שצריך להניח על האיזון קטנה יותר. עם זאת, נפח חומר זה תלוי מאוד גם במצב הצבירה של כל תרכובת וצפיפותה.
כיצד מחשבים מסה טוחנת?
הַגדָרָה
ניתן לחשב את המסה הטוחנית על פי הגדרתה: כמות המסה לשומה של חומר:
M = גרם של חומר / שומה של חומר
למעשה g / mol היא היחידה בה מסתמכת בדרך כלל המסה הטוחנת, יחד עם ק"ג / מול. לפיכך, אם אנו יודעים כמה שומות יש לנו של תרכובת או אלמנט, ואנו שוקלים אותם, נגיע ישירות למסה הטוחנית שלו על ידי יישום חלוקה פשוטה.
אלמנטים
המסה הטוחנית חלה לא רק על תרכובות, אלא גם על יסודות. מושג השומות אינו מפלה כלל. לכן בעזרת טבלה מחזורית אנו מאתרים את המוני האטום היחסיים עבור אלמנט של עניין, ואנחנו מכפילים את ערכו ב 1 גרם / מול; זה דבר קבוע אבוגדרו, M U .
לדוגמא, המסה האטומית היחסית של סטרונציום היא 87.62. אם אנחנו רוצים לקבל את המסה האטומית שלו, זה יהיה 87.62 אמו; אבל אם מה שאנחנו מחפשים הוא המסה הטוחנית שלו, הוא יהיה 87.62 גרם / מול (87.62 · 1 גרם / מול). וכך, ההמונים הטוחניים של כל שאר היסודות מתקבלים באותה צורה, אפילו בלי צורך להכפיל כפל כזה.
תרכובות
המסה הטוחנת של תרכובת היא לא יותר מהסכום של ההמונים ביחס אטומיים של האטומים המוכפלים M U .
לדוגמא, מולקולת המים, H 2 O, כוללת שלושה אטומים: שני מימן ואחד חמצן. ההמונים האטומיים היחסיים של H ו- O הם 1.008 ו- 15.999, בהתאמה. לפיכך, אנו מוסיפים את ההמונים שלהם על ידי הכפלת מספר האטומים שנמצאים במולקולה של התרכובת:
2 H (1.008) = 2.016
1 O (15,999) = 15,999
M (H 2 O) = (2.016 + 15,999) 1 גרם / מול = 18,015 גרם / מול
זה נוהג למדי למדי להשמיט את M U בסוף:
M (H 2 O) = (2.016 + 15,999) = 18.015 g / mol
יש להבין כי המסה הטוחנית כוללת יחידות של g / mol.
דוגמאות
רק אחד המוני המולאר המוכרים הידוע ביותר הוזכר זה עתה: זה של מים, 18 גרם / מול. מי שמכיר את החישובים הללו מגיע לנקודה בה הם מסוגלים לשנן כמה מסות טוחנות מבלי שיצטרכו לחפש אותם או לחשב אותם כפי שנעשה לעיל. חלק מההמונים הטוחניים הללו המשמשים כדוגמאות הם:
-O 2 : 32 גרם למול
-N 2 : 28 גרם / מול
-NH 3 : 17 גרם למול
-CH 4 : 16 גרם למול
-CO 2 : 44 גרם למול
-HCl: 36.5 גרם למול
-H 2 SO 4 : 98 גרם למול
-CH 3 COOH: 60 גרם למול
-Fe: 56 גרם / מול
שימו לב שהערכים הנתונים מעוגלים. למטרות מדויקות יותר, יש לבטא את ההמונים הטוחניים למקומות עשרוניים יותר ולחשב אותם עם המוני האטום היחסיים והנכונים.
תרגילים שנפתרו
תרגיל 1
בשיטות אנליטיות הוערך כי תמיסה של דגימה מכילה 0.0267 שומות של אנליט D. כמו כן, ידוע כי המסה שלה תואמת 14% מהמדגם שהמסה הכוללת שלו היא 76 גרם. חשב את המסה הטוחנית של האנליט אנך D.
עלינו לקבוע את המסה של D המומס בתמיסה. אנחנו ממשיכים:
מסה (D) = 76 גרם 0.14 = 10.64 גרם D
כלומר, אנו מחשבים 14% מ -76 גרם הדגימה, המתאימים לגרמים של אנליט D. ואז, לבסוף, אנו מיישמים את ההגדרה של מסת טוחנת, מכיוון שיש לנו מספיק נתונים כדי לחשב אותו:
M (D) = 10.64 גרם D / 0.0267 mol D
= 398.50 גרם / מול
המתורגמת כ: שומה אחת (6.022 · 10 23 ) של מולקולות Y יש מסה השווה ל 398.50 גרם. בזכות ערך זה נוכל לדעת כמה מ- Y אנו רוצים להכביד על האיזון למקרה שנרצה, למשל, להכין פתרון בריכוז טוחן של 5 · 10 -3 M; כלומר, ממיסים 0.1993 גרם Y בליטר אחד של ממס:
5 10 -3 (mol / L) (398.50 גרם / מול) = 0.1993 גרם Y
תרגיל 2
חשב את המסה הטוחנית של חומצה לימונית בידיעה שהנוסחה המולקולרית שלה היא C 6 H 8 O 7 .
אותה נוסחה C 6 H 8 O 7 מקלה על הבנת החישוב, מכיוון שהיא מספרת בבת אחת את מספר אטומי C, H ו- O שנמצאים בחומצה לימונית. לכן אנו חוזרים על אותו צעד שנעשה עבור המים:
6 ג '(12.0107) = 72.0642
8 H (1,008) = 8,064
7 O (15,999) = 111,993
M (חומצה לימונית) = 72.0642 + 8.064 + 111.993
= 192.1212 גרם / מול
תרגיל 3
חשב את המסה הטוחנית של פנטהידראט הנחושת, CuSO 4 · 5H 2 O.
אנו יודעים מקודם כי מסת המים הטוחנת היא 18.015 גרם / מול. זה עוזר לנו לפשט את החישובים, מכיוון שאנו משמיטים את זה לרגע ומתמקדים במלח המים חסר מים CuSO 4 .
יש לנו כי המוני האטום היחסיים של נחושת וגופרית הם 63.546 ו- 32.065, בהתאמה. עם נתונים אלה אנו ממשיכים באותה דרך כמו עם תרגיל 2:
1 Cu (63,546) = 63,546
1 S (32,065) = 32,065
4 O (15,999) = 63,996
M (CuSO 4 ) = 63,546 + 32,065 + 63,996
= 159.607 גרם / מול
אבל אנו מעוניינים במסה הטוחנית של המלח המחומצן, ולא במים ההם. לשם כך עלינו להוסיף את מסת המים המתאימה לתוצאה:
5 H 2 O = 5 · (18.015) = 90.075
M (CuSO 4 · 5H 2 O) = 159.607 + 90.075
= 249.682 גרם / מול
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- ויקיפדיה. (2020). מסה מולארית. התאושש מ: en.wikipedia.org
- ניסה גרסיה. (2020). מהי מסה טוחנת? הגדרה, נוסחה ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com
- ד"ר קריסטי מ. ביילי. (sf). הדרכה
לסטואיומטריה מציאת מסת טוחנת התאוששה מ: occc.edu - הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (02 בדצמבר, 2019). דוגמת המסה טוחנת. התאושש מ: thoughtco.com