重油的摩尔质量

问题描述

精选答案

在化学中，化合物的摩尔质量定义为该化合物样品的质量除以样品中物质的量（mol）。它通常用M来表示。

摩尔质量是物质的强度性质，不取决于样品的大小。在国际单位制中，基本单位的摩尔质量为kg/mol。然而，由于历史原因，摩尔质量几乎总是以g/mol表示。

摩尔的定义是，以克/摩尔为单位的化合物的摩尔质量在数值上等于一个分子的平均质量，单位为原子质量单位（道尔顿）。因此，例如，水的分子的平均质量约为18.0153道尔顿，水的摩尔质量约为18.0153g/mol。

对于没有分离分子的化学元素，例如碳和金属，摩尔质量计算为除以原子的摩尔数。因此，例如，铁的摩尔质量为约55.845g/mol。

在1971年至2019年期间，国际标准化组织将“物质的量”定义为独立的测量维度，而摩尔则定义为与12克C-12 中含有一样多原子的组成粒子的物质的量。在那个时期，根据定义，碳-12的摩尔质量正好是12g/mol。自2019年以来，在国际单位制中，摩尔被重新定义为固定数量的N = 6.02214076×10 23 粒子。因此，现在化合物的摩尔质量可以简单地认为是6.02214076×10 23 个分子的质量。

元素的摩尔质量

单原子元素的摩尔质量由该元素的标准原子量乘以摩尔质量常数给出，摩尔质量常数Mu = 1 × 103 kg/mol = 1 g/mol:

M (H) = 1.00797(7) ×1 g/mol = 1.00797(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。

乘以摩尔质量常数可确保计算结果在单位上完全正确，因为标准相对原子质量是无量纲量（即纯数），而摩尔质量有单位的（在这种情况下，g/mol）。

一些元素通常以分子的形式出现，例如氢（H2），硫（S8），氯（Cl2）。这些分子的摩尔质量是原子的摩尔质量乘以每个分子中的原子数:

M (H2) = 2×1.00797(7) ×1 g/mol = 201588(14) g/mol

M (S8) = 8×32.065(5) ×1 g/mol = 256.52(4) g/mol

M (Cl2) = 2×35.453(2) ×1 g/mol = 70.906(4) g/mol。

化合物的摩尔质量

化合物的摩尔质量是由形成化合物的原子的标准原子量（即标准的相对原子质量）乘以摩尔质量常数Mu之和:

M (NaCl) = [22.989769 28(2)+35.453(2)] ×1 g/mol = 58.443(2) g/g

M (C12H22O11) = ([12×120107(8)]+[22× 1.00794(7)]+[11×15.9994(3)]×1g/mol= 342.297(14) g/mol。

平均摩尔质量用于化合物的混合物。这在聚合物科学中尤其重要，因为不同的聚合物分子可以包含不同数量的单体单元（非均匀聚合物）。

混合物的平均摩尔质量

混合物的平均摩尔质量可以从组分的摩尔分数计及其摩尔质量计算，也可以从组分的质量分数计算。

例如，干燥空气的平均摩尔质量为28.97 g/mol。

相关数量

摩尔质量与化合物的相对摩尔质量（Mr），分子量（F.W.），和组成元素的标准原子质量这三个概念密切相关。但是，它与分子量这个定义有严格区分，后者指的是一个分子（包括任何同位素）的质量，并不与单个原子质量相关。原子质量指的是单个原子的质量（包括单个同位素）。道尔顿符号Da有时也用作摩尔质量的单位，尤其是在生物化学，定义为1Da = 1g/mol，尽管它是严格的质量单位（1Da = 1u = 1.660538921(73)×1027 kg）。

克原子质量是元素摩尔原子质量的另一个术语，单位为克。“克原子”是一摩尔的旧称。

分子量（M.W.）是一个更古老的术语，现在被精确更正为相对摩尔质量（Mr）。这是与尺寸无关的量（即没有单位的纯数），等于摩尔质量除以摩尔质量常数。

分子量

分子质量（m）是给定分子的质量：它以统一原子质元（μ或Da）测量。[7]同一化合物的不同分子可能具有不同的分子质量，因为它们包含元素的不同同位素。分子量与摩尔质量不同，但与摩尔质量有关，这是样品中所有分子的平均分子量的量度，并且在处理物质的宏观（可称量）量时通常是更合适的量度。

分子质量由每个核素的原子质量计算，而摩尔质量由每一种元素的标准原子量计算[10]。标准原子量考虑了给定样品中元素的同位素分布（通常假定为“正常”）。例如，水摩尔质量为18.0153(3) g/mol，但单个水分子的分子量在18.0105646863(15)u(1H216O)和22.027 7364(9)u(2H218O)之间。

摩尔质量和分子质量之间的区别很重要，因为相对分子质量可以通过质谱直接测量，通常精确到百万分之几份。这足以精确到直接确定分子的化学式。

脱氧核糖核酸合成用法

术语分子式重量（F.W.）在用于脱氧核糖核酸合成时具有特定的含义：尽管加入到脱氧核糖核酸聚合物中为单个具有保护基团的亚磷酰胺碱基，并且其标定的分子量包括这些基团，但最终的分子量由该碱基加入到脱氧核糖核酸聚合物中的分子量计算，被称为碱基的分子量（即脱氧核糖核酸聚合物分子量计算了碱基的分子量，减去保护基团）。

精确度和不确定性

已知摩尔质量的精度取决于计算摩尔质量的原子质量的精度。众所周知，大多数原子质量的精度至少是万分之一，通常要高得多（锂的原子质量是明显的例外）。这对于化学中几乎所有的正常用途都是足够：它比大多数化学分析更精确，并且超过了大多数实验室试剂的纯度。原子质量以及摩尔质量的精度受到元素的同位素分布知识的限制。如果需要更精确的摩尔质量值，有必要确定所述样品的同位素分布，这可能不同于用于计算标准原子质量的标准同位素分布。样品中不同元素的同位素分布不一定彼此独立：例如，已经蒸馏的样品将富集所有存在元素的较轻的同位素。这使得摩尔质量中标准不确定度的计算变得复杂。

对于正常的实验室工作来说，一个有用的惯例是将摩尔质量用两位小数位进行所有的计算。这比通常要求的更精确，避免了在计算过程中的化整误差。当摩尔质量大于1000 g/mol，很少使用超过一个小数位。大多数列表中的摩尔质量值都遵循这些惯例。

测量

摩尔质量几乎从未被直接测量过。它们可以通过标准的原子质量来计算，并且经常被列入化学目录等安全数据表(安全数据单)中。摩尔质量通常在以下范围内变化:

1-238 g/mol的天然元素原子；

对于简单化合物，10–1000 g/mol；

聚合物、蛋白质、DNA 片段等为1000-5000000 g/mol。

虽然摩尔质量在实践中几乎总是根据原子量来计算，但在某些情况下也可以测量。这种测量远不如现代的原子量和分子量的质谱测量精确，并且大多具有历史意义。所有的过程都依赖于依数性，并且必须考虑化合物的离解。

蒸汽密度

通过蒸汽密度测量摩尔质量依赖于由阿莫迪欧·阿伏伽德罗首先阐明的原理，即相同条件下相同体积的气体包含相同数量的粒子。这个原理包含在理想气体方程中：

其中n是物质的量。蒸汽密度（ρ）由下式给出：

对于已知的压力和温度条件，结合这两个方程给出了摩尔质量与蒸汽密度的关系式：

凝固点降低

溶液的凝固点比纯溶剂的要低，且凝固点降低的降低量（δT）正比于稀溶液的数量浓度。当混合物被表示为质量摩尔浓度，比例常数被称为凝固点降低常数（Kf），是每种溶剂的特征值。如果w表示溶液中溶质的质量分数，并且假设溶质没有离解，则摩尔质量由下式给：

沸点升高

溶液的沸点比纯溶剂要高，并且沸点升高的量（δT）正比于稀溶液的数量浓度。当混合物被表示为质量摩尔浓度，比例常数被称为沸点升高常数（Kb），是每种溶剂的特征值。如果w代表溶液中溶质的质量分数，并且假设溶质没有离解，摩尔质量由下式给。