каким соотношением молярная масса связана с относительной молекулярной массой

Молекулярная масса и молярная масса — это два тесно связанных, но несколько различных понятия в химии. Чтобы понять их связь, давай рассмотрим их подробнее.

1. Молекулярная масса (M)

Молекулярная масса (или молекулярный вес) — это масса одной молекулы вещества. Она измеряется в атомных единицах массы (а.е.м., или аму — atomic mass units). Молекулярная масса равна сумме атомных масс всех атомов, составляющих молекулу. Например, молекулярная масса молекулы воды $H_{2}O$ составит:

$$M(H_{2}O)=2\times m(H)+1\times m(O)=2\times 1+16=18\text{а.е.м.}$$

Где:

• $m(H)=1\text{а.е.м.}$ — атомная масса водорода

• $m(O)=16\text{а.е.м.}$ — атомная масса кислорода

Таким образом, молекулярная масса воды равна 18 а.е.м.

2. Молярная масса (Mₘ)

Молярная масса — это масса одного моля вещества, то есть масса $6,022\times 10^{23}$ молекул (или атомов, ионов и т. д.), где $6,022\times 10^{23}$ — это число Авогадро. Молярная масса измеряется в граммах на моль (г/моль).

Молярная масса вещества зависит от того, какая молекулярная масса у его молекул и сколько молекул содержится в одном моле вещества. Она связана с молекулярной массой через число Авогадро $N_A$.

Для вещества, молекулярная масса которого равна $M$ (в а.е.м.), молярная масса будет:

$$M_m=M\times \text{число Авогадро}=M\times N_A$$

где:

• $M_m$ — молярная масса в г/моль,

• $M$ — молекулярная масса в а.е.м.,

• $N_A\approx 6,022\times 10^{23}$ — число Авогадро.

Таким образом, молярная масса вещества в г/моль будет численно равна молекулярной массе в а.е.м., но измеряться в разных единицах. Для воды, например, молекулярная масса которой 18 а.е.м., молярная масса будет:

$$M_m(H_{2}O)=18\text{г/моль}$$

3. Связь молекулярной массы и молярной массы

Из вышеизложенного видно, что молекулярная масса выражена в атомных единицах массы (а.е.м.), а молярная масса — в граммах на моль (г/моль). Но если молекулярная масса выражена в а.е.м., то численное значение молекулярной и молярной массы одно и то же, отличается только единицей измерения.

Пример

Возьмем молекулу углекислого газа $C{O}_2$:

• Молекулярная масса $C{O}_2$ будет:

$$M(C{O}_2)=m(C)+2\times m(O)=12+2\times 16=44\text{а.е.м.}$$

• Молярная масса $C{O}_2$ будет:

$$M_m(C{O}_2)=44\text{г/моль}$$

Так что числовые значения молекулярной и молярной массы совпадают, но молекулярная масса выражена в атомных единицах массы, а молярная масса — в граммах на моль.

4. Зачем важно различие?

Разница между молекулярной и молярной массой становится очевидной, когда мы начинаем работать с количественными расчетами, например, в химии реакции.

• Молекулярная масса используется для описания индивидуальных молекул и для определения структуры вещества.

• Молярная масса используется в лабораторных расчетах, где важно знать массу вещества, необходимую для получения одного моля вещества.

5. Итог

• Молекулярная масса выражена в а.е.м. и показывает массу одной молекулы вещества.

• Молярная масса выражена в г/моль и показывает массу одного моля вещества, т.е. массы $6,022\times 10^{23}$ молекул.

Обе величины численно равны, но их единицы измерения различаются.