La massa molar és una propietat física que sutilitza per descriure la massa mitjana dun àtom o molècula duna substància en unitats de grams per mol (g/mol) i es representa amb la lletra "M".
En altres paraules, la massa molar indica quants grams duna substància hi ha en un mol daquesta substància. El mol és una unitat de quantitat de substància al Sistema Internacional d'Unitats (SI).
Unitats de mesura
Al Sistema Internacional d'Unitats (SI), la unitat per mesurar la massa molar és quilogram per mol (kg/mol). Tot i això, quan la massa molar s'expressa en g/mol, el seu valor numèric és el mateix amb el pes molecular relatiu. Per això, històricament el pes molar s'expressa generalment en grams per mol (g/mol).
La massa molar a les fórmules generalment s'indica amb una lletra majúscula M.
Les comparacions directes i els mesuraments de les masses d‟àtoms i molècules es realitzen utilitzant mètodes d‟espectrometria de masses.
Càlcul de la massa molar
El càlcul de la massa molar d'un compost es fa sumant les masses de tots els àtoms en una molècula utilitzant les masses atòmiques relatives.
Les masses atòmiques relatives són nombres que representen la massa d'un àtom en relació amb la massa de l'àtom de carboni-12, que es defineix com a 12 unitats de massa atòmica (uma).
Per exemple, la massa atòmica relativa de l'hidrogen és aproximadament 1 uma, mentre que la massa atòmica relativa de l'oxigen és aproximadament 16 uma.
Molècules complexes
Per calcular el nombre de les masses molars de molècules complexes es pot determinar sumant les masses molars dels elements constituents. Per exemple, la massa molar d'aigua H 2 O hi ha
M(H 2 O) = 2 M(H) + M(O) = 2.1 g/mol + 16 g/mol = 18.1 g/mol
Com calcular la massa molar pas a pas?
El càlcul de la massa molar d'una substància química es pot fer seguint aquests passos:
-
Identificar la fórmula química del compost químic.
-
Determinar quants àtoms de cada element hi ha a la fórmula química.
-
Multiplicar el nombre d'àtoms de cada element per la massa atòmica relativa.
-
Sumar les masses de tots els àtoms a la fórmula per obtenir la massa molar.
Exemple pràctic
Vegem-ne un exemple concret per calcular la massa molar de l'aigua (H₂O):
-
La fórmula química de l'aigua és H₂O, cosa que significa que conté dos àtoms d'hidrogen (H) i un àtom d'oxigen (O).
-
La massa atòmica relativa de l'hidrogen és aproximadament 1 uma i la de l'oxigen és aproximadament 16 uma.
-
Per calcular la massa molar de l'aigua, sumem les masses dels àtoms: (2 * 1 uma) + (1 * 16 uma) = 2 uma + 16 uma = 18 uma.
Per tant, la massa molar de laigua és de 18 g/mol.
Exemples
A continuació, es presenta una taula amb exemples d'algunes masses molars de substàncies diferents:
|
substància |
Fórmula química |
Massa molar (g/mol) |
Descripció |
|
Hidrogen |
H₂ |
2 |
L´hidrogen és l´element més lleuger, amb una massa molar de 2 g/mol. |
|
Oxigen |
O₂ |
32 |
L'oxigen és essencial per a la respiració i té una massa molar de 32 g/mol. |
|
Diòxid de Carboni |
CO₂ |
44 |
El CO₂ és un gas amb efecte d'hivernacle amb una massa molar de 44 g/mol. |
|
Amoníac |
NH₃ |
17 |
L'amoníac s'utilitza a la indústria química i té una massa molar de 17 g/mol. |
|
Metà |
CH₄ |
16 |
El metà és el component principal del gas natural i té una massa molar de 16 g/mol. |
|
Àcid Sulfúric |
H₂SO₄ |
98 |
L'àcid sulfúric és un àcid fort àmpliament utilitzat amb una massa molar de 98 g/mol. |
|
Glucosa |
C₆H₁₂O₆ |
180 |
La glucosa és un sucre que es troba en aliments i té una massa molar de 180 g/mol. |
|
Clorur de Sodi (sal de taula) |
NaCl |
58.5 |
El clorur de sodi és la sal de taula comuna i té una massa molar de 58,5 g/mol. |
|
Urani |
U |
238.03 |
L'urani és un element utilitzat com a combustible en reactors nuclears. |
|
Plutoni |
Pu |
244 |
El plutoni és un element utilitzat en armes nuclears i reactors nuclears. |
|
Aigua Pesada |
D₂O |
20.03 |
L'aigua pesada conté deuteri en lloc d'hidrogen i es fa servir en reactors nuclears. |
|
Urani Enriquit |
U-235 |
Varia |
L'urani enriquit conté una proporció més gran d'U-235 i és essencial per a la fissió nuclear. |
Per què serveix la massa molar?
La massa molar és una propietat fonamental que té diverses implicacions i aplicacions a la química i altres disciplines científiques.
Algunes de les aplicacions més destacades inclouen:
-
Conversió entre mols i grams: es fa servir per convertir entre la quantitat de substància en mols i la massa en grams d'una substància.
-
Determinació de la composició de les substàncies.
-
Càlcul de reaccions químiques: és essencial per calcular les quantitats de reactants i productes en una reacció química, cosa que permet l'estequiometria i la planificació d'experiments.
-
Identificació de substàncies desconegudes: s'utilitza en tècniques analítiques, com l'espectroscòpia de masses, per identificar substàncies desconegudes a través de la comparació de les masses molars experimentals amb les masses molars calculades.
-
Aplicacions en termodinàmica: a la termodinàmica química s'utilitza per calcular propietats com l'entalpia i l'entropia de reaccions químiques.
Importància de la vida quotidiana
La massa molar no només és important al laboratori, sinó que també té aplicacions a la vida quotidiana. Alguns exemples inclouen:
-
Nutrició : a la indústria alimentària, s'utilitza per calcular la quantitat de nutrients en els aliments i per establir les recomanacions de consum diari de nutrients essencials com proteïnes, carbohidrats i greixos.
-
Farmacologia : en la formulació de medicaments, és crucial conèixer la massa molar dels components actius i els excipients per garantir la dosificació adequada i l'eficàcia del medicament.
-
Energia : a la indústria energètica, la massa molar s'utilitza en la producció i l'ús de combustibles i energia renovable, com el càlcul de la densitat dels combustibles i l'eficiència de les cel·les de combustible.
Relació amb la taula periòdica
La taula periòdica dels elements químics és una eina inavaluable per determinar les masses molars d'elements i de compostos. Cada element a la taula periòdica té una massa atòmica relativa que s'arrodoneix a nombres enters o fraccions simples en el cas d'isòtops.
Per calcular la massa molar d'un compost, simplement se sumen les masses atòmiques relatives dels elements presents, multiplicades pel nombre d'àtoms de cada element a la fórmula.
Exemple del clorur de sodi
Un exemple interessant és calcular la massa molar del clorur de sodi (NaCl).
El sodi (Na) té una massa atòmica relativa d'aproximadament 23 uma i el clor (Cl) té una massa atòmica relativa d'aproximadament 35.5 uma.
Per tant, la massa molar del NaCl és la suma d‟aquestes masses atòmiques: 23 uma + 35.5 uma = 58.5 uma, que és equivalent a 58.5 g/mol.
