Молярная масса

Моля́рная ма́сса — характеристика вещества, отношение массы вещества к его количеству. Численно равна массе одного моля вещества, то есть массе вещества, содержащего число частиц, равное числу Авогадро. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно совпадает (до 2019 года точно, а с 2019 года приблизительно в связи с изменениями определений основных единиц СИ) с молекулярной массой, выраженной в а. е. м., и относительной молекулярной массой. Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности.

Связь между молярной массой и относительной молекулярной массой определяется константой молярной массы, которая равна Шаблон:Frac от молярной массы углерода-12. Её значение, рекомендованное CODATA с 2022 года:

Шаблон:Math = Шаблон:Nobr.

Ранее, с 2018 года, её значение, рекомендованное CODATA, было:

Шаблон:Math = Шаблон:Nobr.

Например, молярная масса кислорода как элемента $M\left(\mathrm{O}\right)=16$ г/моль, а в виде простого вещества, состоящего из молекул $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$, $M\left(\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\right)=32$ г/моль.

Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов. Например, молярная масса воды $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ есть

$M(\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O})=2\cdot M(\mathrm{H})+M(\mathrm{O})=2\cdot 1\text{г/моль}+16\text{г/моль}=18\text{г/моль}.$

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (русское обозначение: кг/моль; международное: kg/mol), но из-за того, что когда молярная масса выражена в г/моль, её численное значение совпадает с относительной молекулярной массой, исторически сложилось, что молярную массу, как правило, выражают в г/моль.

Молярную массу в формулах обычно обозначают заглавной буквой $M$.

Молярная масса некоторых веществ и смесей

Элемент, вещество или смесь	Молярная масса (округлённая до целых), Шаблон:Nobr
$\mathrm{N}$	14
$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2$	28
$\mathrm{A}\mathrm{r}$	40
$\mathrm{H}$	1
$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$	2
$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$	18
$\mathrm{H}\mathrm{e}$	4
Воздух	29
$\mathrm{O}$	16
$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$	32
$\mathrm{C}$	12
$\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$	44
$\mathrm{S}$	32
$\mathrm{L}\mathrm{i}$	7
$\mathrm{N}\mathrm{e}$	20
$\mathrm{A}\mathrm{g}$	108
$\mathrm{M}\mathrm{o}$	96

Округлённые до целого числа молярные массы некоторых веществ и смесей приведены в таблице.

Средняя молярная масса

Средняя молярная масса $\overline{M}$ смеси нескольких индивидуальных веществ с разными молярными массами $M_1,M_2,\dots ,M_n$ может быть вычислена через мольные доли $x_1,x_2,\dots ,x_n$ веществ в смеси как среднее арифметическое взвешенное мольных долей:

$\overline{M}=\frac{\sum _{i=1}^n{x}_i{M}_i}{\sum _{i=1}^n{x}_i}=\sum _{i=1}^n{x}_i{M}_i,$

так как $\sum _{i=1}^n{x}_i=1.$

Если состав вещества задан через массовые доли $w_1,w_2,\dots ,w_n$ индивидуальных веществ, то средняя молярная масса определяется через среднее гармоническое взвешенное массовых долей:

$\overline{M}=\frac{\sum _{i=1}^n{w}_i}{\sum _{i=1}^n{w}_i/M_i}=\frac{1}{\sum _{i=1}^n{w}_i/M_i}.$

Средняя молярная масса важна для смесей газов, так как входит в термодинамические уравнения состояния газовых смесей.

Например, молярная масса воздуха $\overline{M_a}$, в предположении, для простоты пренебрегаем другими газами, что он состоит на 23,2 масс. % (21 об. %) из кислорода, 75,4 масс. % (78 об. %) азота и 1,4 масс. % (1 об. %) аргона (молярные массы 32; 28 и 40 г/моль соответственно) даёт для средней молярной массы воздуха:

$\overline{M_a}=\frac{21\cdot 32+78\cdot 28+1\cdot 40}{100}=\frac{100}{75,4/28+23,2/32+1,4/40}=28,96$ г/моль.

Более точный расчет средней молярной массы сухого воздуха дает 28,97 г/моль.

Для высокомолекулярных веществ, состоящих из молекул с разной молярной массой, например, полимеров, иногда указывают среднюю молярную массу или диапазон молярных масс.

Литература

• Глинка Н. Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов /Под ред. А. И. Ермакова. — 30-е изд., испр. — М.: ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС, 2005. — 728 с.: ил. — ISBN 5-89602-017-1.