Berechnung des Molekulargewichts

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(aus einem vollständigen OLI-Stöchiometrie-Kurs)

Das Molekulargewicht ist die Masse von einem Mol einer Substanz. Üblicherweise werden hierfür Gramm pro Mol verwendet. Im diesem Film zeigen wir, wie man das Molekulargewicht einer Substanz aus den auf der Periodensystem. Auf einer anderen Seite verwenden wir das Molekulargewicht, um zwischen den zu konvertieren makroskopische Skala (Gramm einer Substanz) und die mikroskopische Skala (Anzahl der Moleküle dieser Substanz).

Molekulargewichts-Filmtext berechnen

Wir können das Molekulargewicht eines Stoffes mit seiner chemischen Formel und dem Periodensystem berechnen.

Nehmen wir an, wir wollen das Molekulargewicht von Wasser berechnen. Das Molekulargewicht ist die Summe der Atome Gewichte der Atome im Molekül. Wir können unserer Berechnung nachgehen, indem wir eine Tabelle erstellen. Wir listen die Atome in der Molekül auf der linken Seite. Wasser enthält Wasserstoff und Sauerstoff. Dann notieren wir wie viele von jedem dieser Atome das Molekül enthält, was im Falle von Wasser 2 und 1 ist.

Wir nehmen dann das Atomgewicht der Atome aus dem Periodensystem. Für Wasserstoff beträgt das Atomgewicht 1,00794, und für Sauerstoff ist es 15.9994. Da im Molekül 2 Wasserstoffatome vorhanden sind, ist das Gesamtgewicht von Wasserstoff in Wasser ist 2 mal 1.00794 oder 2.01588. Da es nur 1 Sauerstoff gibt, ist das Gesamtgewicht von Sauerstoff 15.9994.

Schließlich addieren wir die Gewichte aller Atome, um das Gesamtmolekulargewicht von Wasser zu erhalten, 18,0153 Gramm pro Maulwurf.

Element Atomgewicht (g / mol)
Ba 137.327
C 12.0107
Ca 40.078
Cr 51.9961
H 1.00794
Mg 24.3050
N 14.0067
N / a 22.989770
O 15.9994
P 30.973761

Verwenden Sie die Daten aus dem Periodensystem, um die folgenden Fragen zu beantworten.

Berechnung des Molekulargewichts

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Siehe auch: Molare Masse

Relatives Molekulargewicht oder Molekulargewicht ist die Masse eines Moleküls. Sie wird berechnet als die Summe der Atomgewichte jedes Bestandteils multipliziert mit der Anzahl der Atome dieses Elements in der Molekülformel. Die Molekülmasse von kleinen bis mittelgroßen Molekülen, gemessen durch Massenspektrometrie, bestimmt die Stöchiometrie. Für große Moleküle, wie Proteine, können Verfahren, die auf Viskosität und Lichtstreuung basieren, verwendet werden, um die Molekülmasse zu bestimmen, wenn kristallographische Daten nicht verfügbar sind.

Definitionen

Sowohl die atomaren als auch die molekularen Massen werden gewöhnlich relativ zur Masse des Isotops erhalten 12C (Kohlenstoff 12), die per definitionem[1] ist gleich 12. Zum Beispiel das Molekulargewicht von Methan, dessen Summenformel CH ist4, wird wie folgt berechnet:

Atommasse Nummer Totale Masse
C 12.011 1 12.011
H 1.00794 4 4.03176
CH4 16.04276

Ein geeigneterer Ausdruck wäre "relative Molekülmasse". Das Adjektiv "relativ" wird jedoch weggelassen, da allgemein angenommen wird, dass die atomaren und molekularen Massen relativ zur Masse von 12C. Relative atomare und molekulare Massenwerte sind dimensionslos, erhalten aber die "Einheit" Dalton (ehemals atomare Masseneinheit), um anzuzeigen, dass die Anzahl gleich der Masse eines Moleküls dividiert durch ist112 der Masse eines Atoms von 12Die Masse von 1 Mol Substanz wird als Molmasse bezeichnet. Per Definition hat es die Einheit Gramm.

Im obigen Beispiel wird das Atomgewicht von Kohlenstoff als 12,011, nicht als 12 angegeben. Dies liegt daran, dass natürlich vorkommender Kohlenstoff eine Mischung der Isotope ist 12C, 13C und 14C, die relative Atommassen von 12, 13 bzw. 14 aufweisen. Darüber hinaus variiert der Anteil der Isotope zwischen den Proben, so dass 12,011 ein Durchschnittswert ist. Im Gegensatz dazu gibt es weniger Variation in natürlich vorkommendem Wasserstoff, so dass das durchschnittliche Atomgewicht genauer bekannt ist. Die Genauigkeit der Molekularmasse wird durch die Genauigkeit des am wenigsten genauen Atommassenwerts, in diesem Fall des Kohlenstoffs, bestimmt. In der hochauflösenden Massenspektrometrie sind die Isotopomere 12C1H4 und 13C1H4 werden als getrennte Moleküle mit Molekulargewichten von 16 bzw. 17 beobachtet. Die Intensität der Massenspektrometriepeaks ist proportional zu den Isotopenhäufigkeiten in den Molekülarten. 12C 2H 1H3 kann auch mit einem Molekulargewicht von 17 beobachtet werden.

Entschlossenheit

Massenspektrometer

Hauptartikel: Massenspektrometrie

In der Massenspektrometrie wird die Molekülmasse eines kleinen Moleküls üblicherweise als die monoisotope Masse angegeben, das heißt, die Masse des Moleküls, die nur das häufigste Isotop jedes Elements enthält. Man beachte, dass dies auch subtil von der molekularen Masse abweicht, da die Wahl der Isotope definiert ist und somit eine einzige spezifische molekulare Masse der vielen möglichen ist. Die Massen, die zur Berechnung der monoisotopischen Molekülmasse verwendet wurden, sind auf einer Tabelle von Isotopenmassen zu finden und werden nicht in einem typischen Periodensystem gefunden. Die mittlere Molekülmasse wird oft für größere Moleküle verwendet, da es unwahrscheinlich ist, dass Moleküle mit vielen Atomen ausschließlich aus dem am häufigsten vorkommenden Isotop jedes Elements bestehen. Eine theoretische durchschnittliche Molekülmasse kann unter Verwendung der Standardatomgewichte berechnet werden, die in einem typischen Periodensystem gefunden werden, da wahrscheinlich eine statistische Verteilung von Atomen vorliegt, die die Isotope im gesamten Molekül repräsentieren. Dies kann jedoch aufgrund natürlicher (oder künstlicher) Variationen in den Isotopenverteilungen von der wahren durchschnittlichen Molekularmasse der Probe abweichen.

Hydrodynamische Methoden

In erster Näherung die Grundlage für die Bestimmung des Molekulargewichts nach Mark-Houwink-Beziehungen[2] ist die Tatsache, dass die intrinsische Viskosität von Lösungen (oder Suspensionen) von Makromolekülen vom Volumenanteil der dispergierten Teilchen in einem bestimmten Lösungsmittel abhängt. Insbesondere hängt die hydrodynamische Größe in Bezug auf das Molekulargewicht von einem Umwandlungsfaktor ab, der die Form eines bestimmten Moleküls beschreibt. Dies ermöglicht die Beschreibung des scheinbaren Molekulargewichts aus einer Reihe von Techniken, die für hydrodynamische Effekte empfindlich sind, einschließlich DLS, SEC (auch als GPC bekannt), Viskosimetrie und diffusionsorientierte magnetische Kernresonanzspektroskopie (DOSY).[3] Die scheinbare hydrodynamische Größe kann dann verwendet werden, um das Molekulargewicht unter Verwendung einer Reihe von makromolekülspezifischen Standards anzunähern.[4] Da dies eine Kalibrierung erfordert, wird es häufig als "relatives" Molekulargewichtsbestimmungsverfahren beschrieben.

Statische Lichtstreuung

Es ist auch möglich, das absolute Molekulargewicht direkt aus Lichtstreuung zu bestimmen, traditionell unter Verwendung der Zimm-Methode. Dies kann entweder über klassische statische Lichtstreuung oder über Mehrwinkel-Lichtstreudetektoren erfolgen. Mit dieser Methode bestimmte Molekulargewichte erfordern keine Kalibrierung, daher der Ausdruck "absolut". Die einzige externe Messung, die erforderlich ist, ist das Brechungsindexinkrement, das die Änderung des Brechungsindex mit der Konzentration beschreibt.

Siehe auch

  • Absolute Molmasse
  • Dumas Methode der Molekulargewichtsbestimmung
  • Molare Massenverteilung
  • Einheitliche atomare Masseneinheit

Verweise

  1. ^ Internationale Union für reine und angewandte Chemie (1980). "Atomgewichte der Elemente 1979" (PDF). Reine Appl. Chem. 52 (10): 2349-84. doi: 10.1351 / pac198052102349.
  2. ^ Paul, Hiemenz C. und Lodge P. Timothy. Polymerchemie. Zweite Ausgabe Boca Raton: CRC P, 2007. 336, 338-339.
  3. ^ Johnson Jr., C. S. (1999). "Diffusion geordnet Kernspinresonanz-Spektroskopie: Prinzipien und Anwendungen". Fortschritte in der Kernspinresonanzspektroskopie. 34: 203-256. doi: 10.1016 / S0079-6565 (99) 00003-5.
  4. ^ Neufeld, R .; Stalke, D. (2015). "Genaue Molekulargewichtsbestimmung von kleinen Molekülen mittels DOSY-NMR unter Verwendung von externen Kalibrierungskurven mit normalisierten Diffusionskoeffizienten". Chem. Sci. 6: 3354-3364. doi: 10.1039 / C5SC00670H.

Externe Links

  • Eine kostenlose Android-Anwendung für molekulare und reziproke Gewichtsberechnung für jede chemische Formel
  • Stoichiometry Add-In für Microsoft Excel zur Berechnung von Molekulargewichten, Reaktionskoeffizienten und Stöchiometrie.
Kontrolle der Behörde
  • GND: 4170374-1
  • NDL: 00561038
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