Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА, сумма масс атомов, входящих в состав данной молекулы; выражается в атомных единицах массы (а.е. м.). Поскольку 1 а.е.м. (иногда называемая дальтон, D) равна 1/12 массы атома нуклида 12С и в единицах массы СИ составляет 1,66057.10-27 кг, то умножение молекулярной массы на 1,66057.10-27 дает абс. массу молекулы в килограммах. Чаще пользуются безразмерной величиной Мотн-относительной молекулярной массой: Мотн =Mx/D, где Мх-масса молекулы x, выраженная в тех же единицах массы (кг, г или др.), что и D. Молекулярная масса характеризует среднюю массу молекулы с учетом изотопного состава всех элементов, образующих данное хим. соединение. Иногда молекулярную массу определяют для смеси разл. в-в известного состава, напр. для воздуха "эффективную" молекулярную массу можно принять равной 29.

Абс. массами молекул удобно оперировать в области физики субатомных процессов и радиохимии, где путем измерения энергии частиц, согласно теории относительности, определяют их абс. массы. В химии и хим. технологии необходимо применять макроскопич. единицы измерения кол-ва в-ва. Число любых частиц (молекул, атомов, электронов или мысленно выделяемых в в-ве групп частиц, напр. пар ионов Na+ и Сl- в кристаллич. решетке NaCl), равное Авогадро постоянной NА = 6,022.1023, составляет макроскопич. единицу кол-ва в-ва-моль. Тогда можно записать: Мотн = Mx.NA/(D.NA),T.е. относительная молекулярная масса равна отношению массы моля в-ва к NAD. Если в-во состоит из молекул с ковалентными связями между составляющими их атомами, то величина Mx.NA представляет собой м о л я рн у ю м а с с у этого в-ва, единицы измерения к-рой кг-моль (киломоль, кМ). Для в-в, не содержащих молекул, а состоящих из атомов, ионов или радикалов, определяется ф о р-м у л ь н а я м о л я р н а я м а с с а, т.е. масса NA частиц, соответствующих принятой формуле в-ва (однако в СССР часто и в этом случае говорят о молекулярной массе, что неверно).

Ранее в химии использовали понятия грамм-молекула, грамм-атом, грамм-ион, теперь-моль молекул, моль атомов, моль ионов, подразумевая под этим NA молекул, атомов, ионов и соотв. их молярные массы, выраженные в граммах или килограммах. Традиционно употребляют в качестве синонима термин "молекулярный (молярный) вес", т. к. определение массы производится с помощью весов. Но, в отличие от веса, зависящего от географич. координат, масса является постоянным параметром кол-ва в-ва (при обычных скоростях движения частиц в условиях хим. р-ций), поэтому правильнее говорить "молекулярная масса".

Большое число устаревших терминов и понятий, касающихся молекулярной массы, объясняется тем, что до эры космич. полетов в химии не придавали значения различию между массой и весом, к-рое обусловлено разностью значений ускорения своб. падения на полюсах (9,83 м.с-2) и на экваторе (9,78 м.с-2); при расчетах силы тяжести (веса) обычно пользуются средним значением, равным 9,81 м.с-2. Кроме того, развитие понятия молекулы (как и атома) было связано с исследованием макроскопич. кол-в в-ва в процессах их хим. (реакции) или физ. (фазовые переходы) превращений, когда не была разработана теория строения в-ва (19 в.) и предполагалось, что все хим. соед. построены только из атомов и молекул.

Методы определения. Исторически первый метод (обоснованный исследованиями С. Канниццаро и А. Авогадро) предложен Ж. Дюма в 1827 и заключался в измерении плотности газообразных в-в относительно водородного газа, молярная масса к-рого принималась первоначально равной 2, а после перехода к кислородной единице измерений молекулярных и атомных масс-2,016 г. След. этап развития эксперим. возможностей определения молекулярной массы заключался в исследовании жидкостей и р-ров нелетучих и недиссоциирующих в-в путем измерения коллигативных св-в (т. е. зависящих только от числа растворенных частиц) - осмотич. давления (см. Осмометрия), понижения давления пара, понижения точки замерзания (криоскопия)и повышения точки кипения (эбулиоскопия)р-ров по сравнению с чистым р-рителем. При этом было открыто "аномальное" поведение электролитов.

Понижение давления пара над р-ром зависит от молярной доли растворенного в-ва (закон Рауля): [(р - р0)/р] = N, где р0-давление пара чистого р-рителя, р-давление пара над р-ром, N- молярная доля исследуемого растворенного в-ва, N = (тхх)/[(тхх) + (m0/M0)], mx и Мх-соотв. навеска (г) и молекулярная масса исследуемого в-ва, m0 и М0-то же для р-рителя. В ходе определений проводят экстраполяцию к бесконечно разб. р-ру, т.е. устанавливают 3022-3.jpg для р-ров исследуемого в-ва и для р-ров известного (стандартного) хим. соединения. В случае криоскопии и эбулиоскопии используют зависимости соотв. Dt3 = Кс и Dtк = Еc, где Dt3-понижение т-ры замерзания р-ра, Dtк - повышение т-ры кипения р-ра, К и Е-соотв. криоскопич. и эбулиоскопич. постоянные р-рителя, определяемые по стандартному растворенному в-ву с точно известной молекулярной массой, с-моляльная концентрация исследуемого в-ва в р-ре (с = Мхтх.1000/m0). Молекулярную массу рассчитывают по ф-лам: Мх = тхК.1000/m0Dt3 или Мх = тхЕ.1000/m0 Dtк. Методы характеризуются достаточно высокой точностью, т.к. существуют спец. термометры (т. наз. термометры Бекмана), позволяющие измерять весьма малые изменения т-ры.

Для определения молекулярной массы используют также изотермич. перегонку р-рителя. При этом пробу р-ра исследуемого в-ва вносят в камеру с насыщ. паром р-рителя (при данной т-ре); пары р-рителя конденсируются, т-ра р-ра повышается и после установления равновесия вновь понижается; по изменению т-ры судят о кол-ве выделившейся теплоты испарения, к-рая связана с молекулярной массой растворенного в-ва. В т. наз. изопиестич. методах проводят изотермич. перегонку р-рителя в замкнутом объеме, напр. в Н-образном сосуде. В одном колене сосуда находится т. наз. р-р сравнения, содержащий известную массу в-ва известной молекулярной массы (молярная концентрация C1), в другом-р-р, содержащий известную массу исследуемого в-ва (молярная концентрация С2 неизвестна). Если, напр., С1 > С2, р-ритель перегоняется из второго колена в первое, пока молярные концентрации в обоих коленах не будут равны. Сопоставляя объемы полученных изопиестич. р-ров, рассчитывают молекулярную массу неизвестного в-ва. Для определения молекулярной массыы можно измерять массу изопиестич. р-ров с помощью весов Мак-Бена, к-рые представляют собой две чашечки, подвешенные на пружинках в закрытом стеклянном сосуде; в одну чашечку помещают исследуемый р-р, в другую-р-р сравнения; по изменению положения чашечек определяют массы изопиестич. р-ров и, следовательно, молекулярную массу исследуемого в-ва.

Осн. методом определения атомных и мол. масс летучих в-в является масс-спектрометрия. Для исследования смеси соед. эффективно использование хромато-масс-спектромет-рии. При малой интенсивности пика мол. иона применяют эффузиометрич. приставки к масс-спектрометрам. Эффузио-метрич. способ основан на том, что скорость вытекания газа в вакуум из камеры через отверстие, диаметр к-рого значительно меньше среднего пути своб. пробега молекулы, обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы в-ва; скорость вытекания контролируют по изменению давления в камере. Молекулярную массу летучих соед. определяют также методами газовой хроматографии с газовыми весами Мартина. Последние измеряют скорость перемещения газа в канале, соединяющем трубки, по к-рым текут газ-носитель и газ из хроматографич. колонки, что позволяет определять разницу плотностей этих газов, зависящую от молекулярной массы исследуемого в-ва.

Молекулярную массу измеряют для идентификации хим. соед., для установления содержания отдельных нуклидов в соед., напр. в воде, используемой в атомных энергетич. установках, а также при исследовании и синтезе высокомол. соед., св-ва к-рых существенно зависят от их молекулярных масс (см. Молекулярная масса полимера). Средние значения молекулярных масс полимеров устанавливают с помощью перечисленных выше методов, основанных на коллигативных св-вах разбавленных р-ров, по числу двойных связей ("мягким" озонолизом) или функц. групп (методами функцион. анализа), а также по таким св-вам их р-ров, как вязкость, светорассеяние. Средние значения мол. масс полимеров высокой степени полимеризации определяют по их реологич. характеристикам.


===
Исп. литература для статьи «МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА»: Рафиков С. Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярныхсоединений, М., 1963; Полинг Л., Полинг П., Химия, пер. с англ., М., 1978; Вилков Л. В., Пентин Ю. А., Физические методы исследования в химии, М., 1987. Ю.А.Клячко.

Страница «МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн