Molaire massa

De molaire massa, symbool M, van een chemische stof is de massa van een mol van die stof. De eenheid is gram per mol (g/mol). De molaire massa is een stofeigenschap.

Definitie

De molaire massa $M$ van een stof is gedefinieerd als

$M={m \over n}$

Daarin is

• $m$ de massa in gram
• $n$ de stofhoeveelheid in mol

Er geldt dus:

$M=N_{A}\cdot m_{M}$,

waarin

• $N_{A}$ de Constante van Avogadro is;
• $m_{M}$ de moleculaire massa is.

Een hoeveelheid van een stof met molaire massa $M$ ter grootte van $n$ mol heeft dus een massa $m$ gelijk aan:

$m=n\cdot M$

De getalswaarde van de molaire massa van een stof in g·mol⁻¹ is gelijk aan de moleculaire massa in u. Zo is de molaire massa van water 18,015 g·mol⁻¹, want de moleculaire massa bedraagt 18,015 u.

Voorbeeld

Water heeft een molaire massa gelijk aan $M=18{,}015$ g·mol⁻¹. Een hoeveelheid van 2 mol water heeft dus een massa

$m=2M=2\times 18{,}015=36{,}03$ g.

De hoeveelheid water met een massa van $m=9{,}01$ g, uitgedrukt in mol is dus

$n=m/M=9{,}01/18{,}015\approx 0{,}5$ mol.

Berekening

Molaire massa van elementen

De molaire massa van een element is gelijk aan de getalwaarde van de atoommassa in u van dat element, vermenigvuldigd met 1 g/mol.

Enkele voorbeelden :

M (H) = 1,0079(7) × 1 g/mol = 1,0079(7) g/mol

M (S) = 32,065(5) × 1 g/mol = 32,065(5) g/mol

M (Cl) = 35,453(2) × 1 g/mol = 35,453(2) g/mol

M (Fe) = 55,845(2) × 1 g/mol = 55,845(2) g/mol

Molaire massa van stoffen

De molaire massa van een enkelvoudige of samengestelde stof kan berekend worden als men de brutoformule kent. De molaire massa is dan de som van de atoommassa's van alle aanwezige elementen, vermenigvuldigd met de index van de elementen in de brutoformule. Die getalwaarde wordt dan nog eens vermenigvuldigd met 1 g/mol.

Enkele voorbeelden:

M (H₂) = 2 × 1,0079(7) × 1 g/mol = 2,0158(8) g/mol

M (Cl₂) = 2 × 35,453(2) × 1 g/mol = 70,906(4) g/mol

M (NaCl) = [22,9897(69) + 35,453(2)] × 1 g/mol = 58,443(2) g/mol

M (C₁₂H₂₂O₁₁) = ([12 × 12,0107(8)] + [22 ×1,0079(7)] + [11 ×15,9994(3)]) × 1 g/mol = 342,297(14) g/mol

Gemiddelde molaire massa

Voor mengsels en stoffen met een variabele stoichiometrie (zoals bepaalde polymeren) kan een gemiddelde molaire massa ${\overline {M}}$ gedefinieerd worden :

${\overline {M}}={\frac {m_{\text{tot}}}{n_{\text{tot}}}}$

waarbij de totale massa de som is van de massa's van alle N de componenten:

$m_{\text{tot}}=\sum _{i}^{N}m_{i}$

en het totaal aantal mol de som is van het aantal mol van alle N de componenten:

$n_{\text{tot}}=\sum _{i}^{N}n_{i}$

Exacte massa

In de massaspectrometrie wordt gebruikgemaakt van de exacte massa, beter berekende exacte massa, van een stof. Vooral bij stoffen die samengesteld zijn uit elementen waarvan verschillende isotopen bekend zijn is deze grootheid belangrijk. De exacte massa kan op dezelfde wijze berekend worden als de molaire massa: tel de atomaire massa's van de samenstellende atomen bij elkaar op. In principe dient de samenstelling naar isotoop voor de verbinding te worden vermeld. Zonder isotoopvermelding heeft de grootheid betrekking op een molecuul dat samengesteld is uit atomen van het meest voorkomende isotoop. Zo is de exacte massa van water gelijk aan 1,0078 + 1,0078 + 15,9949 = 18,0105 u. Er staat geen samenstelling naar isotoop vermeld, het betreft dus ¹H₂¹⁶O. Voor zwaar water, D₂O of ²H₂¹⁶O, wordt gevonden: is 2,0141 + 2,0141 + 15,9949 = 20,0229.

Meting

In de praktijk worden molaire massa's bijna altijd berekend volgens de hierboven beschreven methode. In principe kunnen ze in bepaalde gevallen ook gemeten worden. Massaspectroscopie is de meest nauwkeurige manier, maar molaire massa's kunnen ook indirect (en minder nauwkeurig) bepaald worden via meting van de dampdichtheid, kookpuntsverhoging of vriespuntsverlaging.

Formulemassa

Zouten zijn niet uit moleculen opgebouwd. In het kristal van keukenzout, natriumchloride, is het niet mogelijk bij een bepaald natriumion één chloride-ion aan te wijzen dat speciaal bij dat natriumion hoort. Er zitten zes chlooratomen om elk natriumion en zes natriumionen om elk chloorion. Keukenzoutkristallen hebben een ion-rooster. Voor zouten zou het dus niet mogelijk zijn een moleculaire massa of molaire massa op te geven. Omdat voor keukenzout de formule NaCl gebruikt wordt, is het gebruikelijk aan het worden om de massa van zouten (en soms algemener, van alle stoffen) niet als molaire massa (Mw) te noteren maar als Fw: formule-massa.

Externe link

• Stoichiometry Add-In for Microsoft Excel voor de berekening van molecuulgewichten, reactiecoëfficiënten en meer.

Bronnen, noten en/of referenties