Masa moleculara

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Relația dintre masă, cantitatea de substanță, volum și numărul de particule.

Masa moleculară a unei substanțe (denumită și greșit molecular , care diferă de masa molară, cu excepția unității de măsură) este raportul dintre masa unei cantități date din substanța respectivă și numărul de moli din aceeași cantitate din aceea substanță. substanță. Este de obicei exprimat în unități de masă atomică (u). În unele cazuri, prin masă moleculară a unei substanțe se înțelege raportul dintre masa unei cantități date din substanța respectivă și numărul entităților elementare (de exemplu molecule ) care alcătuiesc aceeași cantitate din acea substanță. Constanta de conversie între aceste două interpretări ale masei moleculare este constanta Avogadro , adică numărul de particule elementare ale unei substanțe care alcătuiește un mol din substanța respectivă (prin definiția molului, constanta Avogadro este aceeași pentru orice substanță):

unde este:

  • m [g / N p e] este masa moleculară exprimată în grame peste numărul de particule elementare;
  • m [u] este masa moleculară exprimată în unități de masă atomică;
  • N A este constanta lui Avogadro.

Calcul

Masa moleculară poate fi calculată ca suma masei atomice a tuturor elementelor care alcătuiesc molecula.

De exemplu, masa moleculară a apei (H 2 O) este suma a două mase atomice de hidrogen (1.00794 u) și una a oxigenului (15.9994 u):

2 × 1,00794 u + 15,9994 u = 18,01528 u

Valori tipice

Masele moleculelor se încadrează într - un interval foarte larg de valori: ele variază de la cele mai ușoare H 2 (2.0158 g / mol) la sute de mii de u pentru macromolecule , cum ar fi sintetici polimeri sau proteine și acizi nucleici .

Pentru a da o idee despre masa unei molecule mici, cum ar fi cea a apei, de exemplu, luați în considerare faptul că 1 u = 1 / N A = 1,66054 × 10 −27 kg , deci într-un gram de apă sunt aproximativ N A / 18,0 = 3,34 × 10 22 molecule .

Greutatea formulei

Pentru compușii chimici non-moleculari și în special pentru compușii ionici și zwitterions , nu se poate vorbi în mod corespunzător de masă moleculară; vorbim în loc de formulă de masă referindu-ne la suma maselor atomice ale atomilor care alcătuiesc formula minimă . De exemplu , formula minimă de sulfat de sodiu este Na 2 SO 4 , astfel formula sa de masă este:

2 × 22,98977 u + 32,06 + 4 × 15,9994 u = 142,04 u

Tipuri de masă moleculară

În funcție de scopul pentru care sunt calculate sau măsurate masele moleculare, pot fi obținute valori diferite, pe baza modului în care sunt considerați izotopii , atomi ai aceluiași element care au mase diferite. Trei moduri diferite de calcul al masei moleculare sunt:

Masa calculată este masa exactă , cea măsurată (care va fi ușor diferită de cea calculată) masă exactă .

Amestecuri

Un amestec constă de obicei din molecule de mase diferite. Un exemplu în acest sens sunt materialele plastice , care sunt alcătuite din diferite macromolecule cu fiecare masă moleculară proprie. În realitate, chiar și fiecare element chimic este un amestec de izotopi diferiți, fiecare cu masa sa atomică. Adică, există o distribuție pentru masa moleculară (sau atomică).

În general, în statistici, parametrii care caracterizează o distribuție necunoscută sunt momentele sale, prin urmare, în primul rând, media . În cazul maselor moleculare, sunt posibile medii diferite în funcție de greutățile statistice utilizate: [1]

  • (masa moleculară) numărul mediu sau masa molară :
  • greutate medie :
  • zeta înseamnă :
  • vâscozitate medie :

unde este:

  • este masa moleculară a moleculei i;
  • este cantitatea de molecule având o masă moleculară egală cu ;
  • este fracțiunea în greutate a moleculelor cu o masă moleculară egală cu ;
  • a este exponentul ecuației Mark-Houwink .

Raportul dintre masa moleculară medie ponderală și media numerică se numește „ indice de polidispersiune ” și este o măsură a dispersiei maselor moleculare.

Masa moleculară (sau atomică) medie numerică și masa molară sunt, de fapt, aceeași cantitate fizică (raportul masă / cantitatea de substanță a unei substanțe), au doar unități de măsură diferite. În masa moleculară, unitatea cantității de substanță este o moleculă (adică este adimensională), în timp ce în masa molară se referă la un mol.

De exemplu hidrogen, care are o masă atomică medie de 1,00794 g / mol, sau 1,00794 / (6,022x 10 ^ 23) g = 1,6737 x 10 ^ -24 g. Cu toate acestea, nu există un atom de hidrogen care să aibă această masă, dar un atom de hidrogen dintr-un amestec de hidrogen natural poate avea doar două valori ale masei monoizotopice: aproximativ 1 g / mol (în 99.985% din cazuri și este de la unchiul mare) și aproximativ 2 g / mol (doar în 0,015% din cazuri și este deuteriu). Deoarece molecula de hidrogen este H2, masa sa moleculară medie este de două ori masa atomică medie de hidrogen. Dar, din nou, nu există nici măcar o moleculă într-un hidrogen gazos care să aibă acea masă: hidrogenul natural este format doar din aproximativ 2 g / mol stră-unchi-stră-unchi, 3 g / mol stră-unchi-deuteriu și deuteriu molecule. -deuteriu de la aproximativ 4 g / mol. Cu alte cuvinte, trebuie să distingem conceptele de medie și mediană : frecvența statistică a acestor mase medii într-un amestec este în general zero, deoarece masele atomice au valori discrete (sunt cuantificate).

Masa molară a unui polimer crește pe măsură ce are loc reacția de polimerizare chimică (care constă tocmai în alungirea lanțurilor polimerice), în timp ce indicele de polidispersiune depinde mai ales de mecanismul de reacție : în cazul polimerizării lanțului ( care este în general activat termic ) există un indice de polidispersiune mai mare, în timp ce în cazul polimerizării în trepte (care se activează în general prin utilizarea catalizatorilor ) există un indice de polidispersiune mai mic.

Masa moleculară și relativitatea specială

Strict vorbind, masa moleculară nu este exact egală cu suma maselor atomice ale atomilor prezenți în moleculă. Aplicarea teoriei relativității ar duce la o mică corecție egală cu , unde Δ E este energia de legare a moleculei e este viteza luminii . Cu toate acestea, această corecție este neglijabilă. De exemplu, energia de legare a unei singure molecule de apă este aproximativ 1,539 × 10 −18 J , deci corecția ar fi de ordinul 10 −5 u , adică doar 0,6 ppm.

Notă

  1. ^ RJ Young și PA Lovell, Introducere în polimeri, 1991.

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității Tesauro BNCF 38178 · LCCN (EN) sh85086596 · GND (DE) 4170374-1 · BNF (FR) cb119788818 (dată) · NDL (EN, JA) 00.561.038