Masa molecular, Unidades, Cantidades relacionadas, Cálculo, Medición, Consideraciones isotópicos

La masa molecular es la masa de una molécula.

Unidades

La unidad SI de masa es kg. Sin embargo, para la masa molecular mayor frecuencia se utiliza la unidad de masa atómica. Por ejemplo, la masa molecular del agua es de aproximadamente

 ma 18 u 310 a 26 kg.

Cantidades relacionadas

Peso molecular

Masa molecular a veces se llama peso molecular. Sin embargo, esto es incorrecto debido a la masa y el peso son diferentes. Otra posible fuente de confusión es que algunos libros de texto antiguos usan el término "peso molecular" en el sentido de la masa molar. Esta terminología no se utiliza en la literatura moderna.

Masa molecular relativa

El valor numérico del peso molecular absoluto expresado en unidades de masa atómica unificada es equivalente a la masa molecular relativa adimensional Sr.

 Mr 18.

Por lo tanto, no es correcto para expresar la masa molecular relativa en daltons.

Masa molar

La masa molar de una sustancia es la masa de 1 mol de la sustancia. Esto tiene un valor numérico que es la masa molecular media de las moléculas en la sustancia multiplicada por la constante de Avogadro. Las unidades más comunes de masa molar son g/mol debido a que en aquellas unidades el valor numérico es igual a la masa molecular media en unidades de u.

Muchos químicos utilizan masa molecular como sinónimo de masa molar, que sólo difieren en unidades. Una interpretación más estricta no se puede equiparar los dos, como la masa de una única molécula no es el mismo que el promedio de un conjunto. Debido a que un mol de moléculas puede contener una variedad de masas moleculares debido a isótopos naturales, la masa media no es generalmente idéntica a la masa de cualquier molécula única. La diferencia numérica real puede ser muy pequeño cuando se considera pequeñas moléculas y la masa molecular del isotopomer más común, en cuyo caso el error sólo es importante para los físicos y un pequeño subconjunto de los químicos altamente especializados, sin embargo, siempre es más correcto, preciso y consistente para utilizar la masa molar en cualquier cálculos estequiométricos a granel. El tamaño de este error se convierte en mucho más grande al considerar moléculas más grandes o menos abundantes isotopomers. La masa molecular de una molécula que pasa a contener isótopos más pesados que la molécula de promedio en la muestra puede diferir de la masa molar por varias unidades de masa.

Masa molecular media

La masa molecular media es otra variación en el uso de la masa molecular plazo. La masa molecular media es la abundancia media ponderada de las masas moleculares en una muestra. Esto es a menudo más cerca de lo que se quiere decir cuando "masa molecular" y "masa molar" se utilizan como sinónimos y pueden haber derivado de la reducción de este plazo. La masa molecular media y la masa molar de una sustancia particular en una muestra particular, son de hecho numéricamente idénticos y pueden ser inter-convertida por la constante de Avogadro. Cabe señalar, sin embargo, que la masa molar es casi siempre una figura calculadas derivadas de las masss atómica relativa, mientras que la masa molecular media, en los campos que necesitan el término, es a menudo una cantidad medida específica para una muestra. Por lo tanto, a menudo varían desde uno es teórico y el otro es experimental. Muestras específicas pueden variar significativamente de la composición isotópica esperado debido a las desviaciones reales de abundancia isotópica media de la Tierra.

Cálculo

La masa molecular se puede calcular como la suma de las masas isotópicas individuales de todos los átomos en una molécula. Esto es posible porque las moléculas son creados por las reacciones químicas que, a diferencia de reacciones nucleares, han muy pequeñas energías de enlace en comparación con la masa del resto de los átomos y por lo tanto crear un defecto de masa despreciable. El uso de las masas medias atómicas derivadas de las masas atómicas estándar que se encuentran en una tabla periódica estándar dará lugar a una masa molecular media, mientras que la utilización de masas isotópicas dará lugar a una masa molecular coherente con la interpretación estricta de la definición, es decir, que de una sola molécula. Sin embargo, cualquier molécula dada puede contener cualquier combinación dada de isótopos, lo que puede haber múltiples masas moleculares de cada compuesto químico.

Medición

La masa molecular también se puede medir directamente mediante espectrometría de masas. En espectrometría de masa, la masa molecular de una molécula pequeña generalmente se reporta como la masa monoisotópica, es decir, la masa de la molécula que contiene sólo el isótopo más común de cada elemento. Tenga en cuenta que esto también difiere sutilmente de la masa molecular en el que se define la elección de isótopos y por lo tanto es una sola masa molecular específico de los muchos posibles. Las masas utilizadas para calcular la masa molecular monoisotópico se encuentran en una mesa de masas isotópicas y no se encuentran en una tabla periódica típica. La masa molecular promedio se utiliza a menudo para las moléculas más grandes ya que las moléculas con muchos átomos son poco probable que se compone exclusivamente del isótopo más abundante de cada elemento. Una masa molecular medio teórico se puede calcular usando los pesos atómicos estándar que se encuentran en una tabla periódica típica, ya que no es probable que haya una distribución estadística de los isótopos de átomos que representan toda la molécula. Sin embargo, esto puede diferir de la verdadera masa molecular media de la muestra debido a las variaciones naturales en las distribuciones isotópicas.

La base para la determinación de la masa molecular de acuerdo con el método de Staudinger es el hecho de que la viscosidad relativa de las suspensiones depende de la proporción volumétrica de las partículas sólidas.

Hay varias compañías que fabrican los instrumentos precisos para la determinación de la masa molecular absoluta rapidez y facilidad. Estas empresas incluyen Brookhaven Instruments, Malvern Instruments y Horiba

Consideraciones isotópicos

La masa atómica promedio del hidrógeno natural es 1,00794 u y la del oxígeno natural es 15,9994 u, por lo tanto, la masa molecular del agua natural con la fórmula H2O es 15.9994 u = 18,01528 u. Por lo tanto, un mol de agua tiene una masa de 18,01528 gramos. Sin embargo, la masa exacta de hidrógeno-1 es 1,00783, y la masa exacta de oxígeno-16 es 15,9949, por lo que la masa de la molécula más común de agua es 18,01056 u. La diferencia de 0,00472 u o 0,03% viene del hecho de que el agua natural, contiene trazas de moléculas de agua que contienen, oxígeno-17, oxígeno-18 o hidrógeno-2 átomos. A pesar de esta diferencia es trivial en los cálculos químicos a granel, puede resultar en un completo fracaso en situaciones donde el comportamiento de las moléculas de los asuntos individuales, como en la espectrometría de masas y la física de partículas.

También hay situaciones en las que las distribuciones isotópicas no son típicos, como con el agua pesada se utiliza en algunos reactores nucleares que se enriquece artificialmente con deuterio. En estos casos, los valores calculados de la masa molar y la masa molecular media, que en última instancia se deriva de los pesos atómicos estándar, no será la misma que la masa molar real o masa molecular media de la muestra. En este caso la masa de deuterio es 2,0136 u y la masa molecular media de esta agua es de u = 15,9994 20,0266 u. Esta es una diferencia muy grande de ~ 11% de error de la masa molecular promedio esperado sobre la base de las masas atómicas estándar. Además, la masa molecular más abundante es en realidad un poco menos de la masa molecular media ya que el oxígeno-16 sigue siendo el más común. U = 15,9949 20,0221 u. Aunque este es un ejemplo artificial extrema, la variación natural en las distribuciones isotópicas puedan producirse y son medibles. Por ejemplo, la masa atómica del litio como encontrada mediante el análisis isotópico de 39 reactivos de litio de varios fabricantes varió desde 6,939 hasta 6,996.