Jak obliczyć masę cząsteczkową ze wzoru?

Masę cząsteczkową oblicza się przez pomnożenie masy atomowej każdego pierwiastka przez liczbę jego atomów we wzorze, a następnie zsumowanie wyników. Jednostką jest unit, oznaczany symbolem u.

Jak obliczyć masę cząsteczkową krok po kroku?

Potrzebujesz wzoru sumarycznego związku oraz mas atomowych pierwiastków odczytanych z układu okresowego. Indeks dolny informuje, ile atomów danego pierwiastka znajduje się we wzorze. Jeśli indeksu nie ma, przyjmujesz, że występuje jeden atom.

W typowych zadaniach szkolnych masy atomowe zaokrągla się do liczb całkowitych. Wyjątkiem jest między innymi chlor, którego masę przyjmuje się jako 35,5 u. Dokładna wartość jednego unitu wynosi około 1,66 · 10⁻²⁴ g, ale w tych obliczeniach nie trzeba przeliczać unitów na gramy.

Najczęściej stosowany algorytm obejmuje następujące działania:

1. Odczytaj wzór związku. Wypisz wszystkie pierwiastki i policz ich atomy.
2. Odczytaj masy atomowe. Skorzystaj z układu okresowego lub tablic chemicznych.
3. Pomnóż. Masę atomową każdego pierwiastka pomnóż przez liczbę jego atomów.
4. Dodaj wyniki. Otrzymaną masę cząsteczkową zapisz w unitach, czyli w u.

Przydatne w obliczeniach szkolnych wartości przedstawia tabela:

Przykłady obliczeń

Dwutlenek węgla – CO₂

We wzorze CO₂ znajduje się jeden atom węgla i dwa atomy tlenu. Masa cząsteczkowa wynosi:

m(CO₂) = 12 u + 2 · 16 u = 44 u

Masa cząsteczkowa dwutlenku węgla wynosi 44 u.

Wodorotlenek wapnia – Ca(OH)₂

Indeks 2 zapisany za nawiasem dotyczy całej grupy OH. Oznacza to, że we wzorze znajdują się jeden atom wapnia, dwa atomy tlenu i dwa atomy wodoru. Nie wolno pomnożyć tylko wodoru ani tylko tlenu.

m(Ca(OH)₂) = 40 u + 2 · (16 u + 1 u)

m(Ca(OH)₂) = 40 u + 32 u + 2 u = 74 u

Masa cząsteczkowa wodorotlenku wapnia wynosi 74 u. Ten sam sposób odczytywania nawiasów stosuje się na przykład we wzorze Al₂(SO₄)₃. Indeks 3 oznacza trzy grupy SO₄.

Hydrat – CuSO₄·5H₂O

Kropka oznacza wodę krystalizacyjną. W tym wzorze trzeba obliczyć masę siarczanu(VI) miedzi(II) oraz pięciu cząsteczek wody.

m(CuSO₄) = 64 u + 32 u + 4 · 16 u = 160 u

m(5H₂O) = 5 · (2 · 1 u + 16 u) = 5 · 18 u = 90 u

m(CuSO₄·5H₂O) = 160 u + 90 u = 250 u

Przy zaokrąglonych masach atomowych masa tego hydratu wynosi 250 u. Jeśli korzystasz z dokładniejszych wartości z tablic, wynik może nieznacznie się różnić.

Indeks dolny a współczynnik przed wzorem

Indeks dolny zmienia liczbę atomów w jednej cząsteczce lub najmniejszej strukturze związku. Na przykład H₂O zawiera dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu.

Współczynnik stojący przed wzorem oznacza liczbę cząsteczek. Zapis 2H₂O opisuje dwie cząsteczki wody, ale masa jednej cząsteczki nadal wynosi 18 u. Jeśli zadanie dotyczy masy pojedynczej cząsteczki, nie mnożysz wyniku przez współczynnik 2.

Najczęstsze błędy w obliczeniach

Przed zapisaniem wyniku sprawdź, czy uwzględniłeś wszystkie indeksy i właściwą jednostkę:

• Mylenie indeksu dolnego ze współczynnikiem stojącym przed wzorem.
• Pominięcie indeksu znajdującego się za nawiasem.
• Użycie liczby atomowej zamiast masy atomowej, na przykład 8 zamiast 16 u dla tlenu.
• Brak jednostki u przy końcowym wyniku.
• Dodawanie mas atomowych bez pomnożenia ich przez liczbę atomów.

Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych zapisanych we wzorze, a nie ich średnią arytmetyczną. W przypadku związków jonowych, takich jak sole, szkolne obliczenie wykonuje się tak samo, choć ściślej mówi się o masie jednostki wzoru, a nie o masie pojedynczej cząsteczki.

Najważniejsza zasada brzmi: policz atomy, pomnóż ich liczby przez masy atomowe i dodaj wszystkie składniki. Wynik podaj w unitach (u). Nie należy mylić tej jednostki z g/mol, która służy do wyrażania masy molowej.