Моларната маса е масата на един мол вещество и се мери в грамове на мол (g/mol). Числено тя съвпада с относителната молекулна маса, а нея я сглобяваш от атомните маси в периодичната таблица: за водата се получава 18 g/mol, за готварската сол — 58,5 g/mol. Щом знаеш моларната маса на едно вещество, можеш да превръщаш грамовете в брой частици и обратно.
Работната формула е една: m = n · M — маса, равна на количество вещество по моларна маса. От нея се въртят другите две: n = m / M и M = m / n. За газовете се добавя още една връзка, през моларния обем. Всичко останало в тази тема е прилагане на тези няколко равенства върху конкретно вещество, а по-долу има пет решени задачи с нарастваща трудност.
Молът е единица за брой, не за маса
Молът е единицата за количество вещество. От 20 май 2019 г. определението му е чисто бройно: един мол съдържа точно 6,02214076 × 10²³ структурни единици. В задачите това число се закръглява до 6,02 × 10²³ и се нарича константа на Авогадро. Преди тази промяна молът беше вързан за 12 g въглерод-12; днес връзката остава вярна с много добро приближение, но вече не е част от определението.
Кои са „структурните единици“ зависи от веществото. При водата това са молекули, при натриевия хлорид — формулни единици от един натриев и един хлориден йон, при желязото — атоми. Затова един мол вода и един мол желязо съдържат еднакъв брой частици, но имат съвсем различни маси. Броят частици се смята направо от количеството вещество:
N = n · 6,02 × 10²³
Как се чете моларната маса от периодичната таблица
Под всеки елемент в таблицата стои относителната атомна маса — число без мерна единица. Моларната маса на елемента е същото число, но с единица g/mol. За съединение събираш атомните маси на всички атоми във формулата, като всеки индекс умножава своя атом.
| Вещество | Формула | Сметка | M (g/mol) |
|---|---|---|---|
| вода | H₂O | 2 · 1 + 16 | 18 |
| натриев хлорид | NaCl | 23 + 35,5 | 58,5 |
| сярна киселина | H₂SO₄ | 2 · 1 + 32 + 4 · 16 | 98 |
| въглероден диоксид | CO₂ | 12 + 2 · 16 | 44 |
| калциев карбонат | CaCO₃ | 40 + 12 + 3 · 16 | 100 |
Закръгленията са училищните: H ≈ 1, C ≈ 12, O ≈ 16, Na ≈ 23, S ≈ 32, Cl ≈ 35,5, Ca ≈ 40. Точните стойности имат повече знаци — хлорът например е около 35,45 — но на изпит се работи със закръглените. Важното е да ползваш таблицата, която ти дават, и да не смесваш стойности от две различни таблици в една задача.
Формулата m = n · M и трите ѝ посоки
Почти всяка задача в раздела е един от три случая:
- Дадена е маса, търси се количество вещество: n = m / M.
- Дадено е количество вещество, търси се маса: m = n · M.
- Дадени са маса и количество вещество, търси се веществото: M = m / n, после сравняваш полученото число с възможните формули.
Третият случай се подценява, а е любим на съставителите на тестове: получаваш число като 44 g/mol и трябва сам да се сетиш кое вещество стои зад него. Затова си струва да помниш наум моларните маси на няколко чести газа.
Моларен обем: защо 22,4 dm³ важи само за газове
При еднакви температура и налягане равни количества вещество от който и да е газ заемат еднакъв обем — това е законът на Авогадро. При нормални условия, тоест при 0 °C и налягане 101 325 Pa, един мол газ заема 22,4 dm³. Оттам идват двете работни равенства: V = n · 22,4 и n = V / 22,4.
Две уточнения, които пазят точки. Първо, моларният обем важи само за газ — за течност или твърдо вещество 22,4 няма смисъл, там се минава през плътността. Второ, стойността е вързана за нормалните условия; при други температура и налягане моларният обем е друг, например при 25 °C и 100 kPa е около 24,8 dm³/mol. Ако в условието не пише „при нормални условия“, не вкарвай 22,4 автоматично.
Полезно следствие: ако знаеш плътността на газ при нормални условия, моларната маса се получава направо като M = ρ · 22,4.
Пет решени задачи
1. Вода: от маса към брой молекули
Колко молекули има в 36 g вода?
M(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18 g/mol. Оттам n = 36 / 18 = 2 mol. Броят молекули е N = 2 · 6,02 × 10²³ = 1,204 × 10²⁴.
Внимавай с подвъпроса, който обикновено върви с тази задача: водородните атоми са два пъти повече от молекулите, тоест 4 mol, а не 2.
2. Натриев хлорид: от количество вещество към маса
Каква е масата на 0,25 mol натриев хлорид?
M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol. Значи m = 0,25 · 58,5 = 14,625 g, или около 14,6 g.
3. Сярна киселина: от маса към атоми от един елемент
Колко кислородни атома има в 49 g сярна киселина?
M(H₂SO₄) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98 g/mol, откъдето n = 49 / 98 = 0,5 mol. Във всяка молекула има четири кислородни атома, значи количеството кислородни атоми е 0,5 · 4 = 2 mol, тоест 1,204 × 10²⁴ атома.
4. Газ: от обем към моларна маса
11,2 dm³ газ при нормални условия имат маса 22 g. Кой е газът?
n = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol, значи M = 22 / 0,5 = 44 g/mol. Остава да намериш вещество с тази моларна маса: CO₂ дава 12 + 2 · 16 = 44 g/mol. Газът е въглероден диоксид.
5. От маса на твърдо вещество към обем на газ
Колко dm³ въглероден диоксид при нормални условия се отделят при пълното разлагане на 25 g калциев карбонат?
Реакцията е CaCO₃ → CaO + CO₂. Първо моларната маса: M(CaCO₃) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100 g/mol, значи n(CaCO₃) = 25 / 100 = 0,25 mol. По уравнението от един мол карбонат се получава един мол газ, тоест n(CO₂) = 0,25 mol. Обемът е V = 0,25 · 22,4 = 5,6 dm³.
Това е шаблонът на почти всяка по-тежка сметка по химия: маса → молове → молове по уравнението → търсената величина. Същият преход през количеството вещество стои и зад задачите за разтвори и концентрация, където молът се свързва с обема на разтвора вместо с обема на газ.
Типичните грешки при моларна маса и количество вещество
- Индексът пред скобата се забравя. При Al₂(SO₄)₃ сулфатната група се брои три пъти: M = 2 · 27 + 3 · (32 + 4 · 16) = 342 g/mol. Това е най-честата грешка в целия раздел.
- 22,4 се слага навсякъде. Моларният обем важи за газ при нормални условия — не за разтвор и не за твърдо вещество.
- Молекули се бъркат с атоми. „Колко молекули“ и „колко атома“ са различни въпроси и отговорите се различават с индекса.
- Единиците не се преобразуват. cm³ и dm³, mg и g — преобразувай всичко, преди да делиш.
- Закръглява се твърде рано. Носи поне три значещи цифри до последната стъпка.
- Относителната атомна маса се пише като моларна. Първата е число без мерна единица, втората е същото число, но в g/mol. На изпит единицата се пише.
Как се затвърждава темата
Моларната маса не се наизустява, а се превръща в навик: всяка задача започва с пресмятане на M и с превръщане на грамовете в молове. Щом този рефлекс се изгради, разтворите, изчисленията по уравнение и газовите закони спират да изглеждат като отделни теми — те са един и същ преход през количеството вещество.
Най-бързо се получава с много решени задачи и с бърза обратна връзка къде точно се къса веригата — дали при формулата, при единиците или при уравнението. Точно това се работи в уроците по химия в Иновейшън център, където материалът се подрежда в същия ред: мол, моларна маса, изчисления по уравнение.
