摩尔质量计算器 - 从公式的分子重量
通过输入其分子公式来计算任何化学化合物的摩尔质量. 使用这个免费的科学计算器获得准确的结果. 无需注册.
质量是什么?
摩尔质量是物质的 1 摩尔质量,以每摩尔的克 (g/mol) 表示. 1 摩尔含有6.02214076 × 1023 没有基本实体 (原子,分子,离子或公式单位) - - 一种被称为阿沃加德罗数 (N_A) 的数量. 摩尔质量在数值上等于相对分子质量 (或公式质量),但带有单位g/mol.
一种化合物的摩尔质量是通过将其分子或实证公式中的所有原子的原子质量相加来计算的.每个元素的标准原子重量在周期表中 (基于自然同位素分布).例如,水 (H2O):
M (H2O) = 2 × M (H) + 1 × M (O) = 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol
这意味着精确地说,18.015克纯净水含有1莫尔 - - 也就是6.022×1023分子 - - 的H2O.这个概念将宏观世界 (你可以在平衡上称重的克) 和微观世界 (你看不到的个体原子和分子) 联系起来.
单位达尔顿 (Da) 或统一原子质量单位 (u) 在分子尺度上可以互换使用: 1 Da = 1 g/mol用于实际用途. 一个单个水分子的质量为 18.015 Da; 一个 的水分子的质量为 18.015 g.
如何逐步计算摩拉质量
按照以下步骤计算任何化学化合物的摩尔质量:
- 写下化学公式.标识每个元素及其字符 (原子数).如果没有字符,则是1. 例:NaCl,C6H12O6,Ca(OH) 2,Al2(SO4) 3.
- 查找原子质量从周期表 (下面的值为常见元素圆为小数后3位).
- 每个元素的原子质量乘以它的底标.
- 用手柄括号:乘以内部的字母和外部的字母. Ca ((OH) 2 = 1 Ca,2 O,2 H.
- 所有贡献的总和获得总摩尔质量 (g/mol).
有效的例子
| 复合物 | 公式 | 计算方式 | 摩尔质量 (g/mol) |
|---|---|---|---|
| 水 | H2O | 2 ((1.008) + 15.999 年 | 一万八千零一五 |
| 化 | 化 | 22.990 + 35.453 年 | 五千八百四十三 |
| 葡萄糖 | C6H12O6 | 6 (((12.011) + 12 (((1.008) + 6 (((15.999)) 其他 | 一百八十五六 |
| 硫酸 | H2SO4 其他 | 2 ((1.008) + 32.065 + 4 ((15.999)) 其他 | 98.079 年 |
| 氧化 | ( ) 2 | 40.078 + 2 ((15.999 + 1.008)) 时间 | 74.092 年 |
| 硫酸盐 | Al2 ((SO4)3) 其他 | 2 ((26.982)) + 3 ((32.065 + 4x15.999)) 这样一个字母是什么? | 美国 |
| 乙醇 | C2H5OH | 2 ((12.011)) + 6 ((1.008) + 15.999 年 | 46.069 年 |
| 咖啡因 | C8H10N4O2 | 8 (((12.011) + 10 (((1.008) + 4 (((14.007) + 2 (((15.999)) 其他 | 一九四一九四 |
常见元素的标准原子质量
下表列出了化学中最常见元素的标准原子重量 (2021年IUPAC值).这些是基于每个元素稳定同位素自然丰度的加权平均值:
| 一个元素 | 标志 | 原子数 | 原子质量 (g/mol) |
|---|---|---|---|
| 气 | H | 1 | 一百零八 |
| 碳 | C | 6 | 12.011 年 |
| 气 | N | 7 | 14.007 其他 |
| 氧气 | O | 8 | 一万五百九十九 |
| Fluorine | F | 9 | 一千八百九十八 |
| Sodium | Na | 11 | 22,990 年 |
| Magnesium | Mg | 12 | 24.305 年 |
| Aluminum | Al | 13 | 26.982 年 |
| Silicon | Si | 14 | 28.086 年 |
| Phosphorus | P | 15 | 30974 年 |
| 硫 | S | 16 | 32.065 年 |
| Chlorine | Cl | 17 | 35.453 年 |
| Potassium | K | 19 | 39.098 年 |
| Calcium | Ca | 20 | 40.078 年 |
| 铁 | Fe | 26 | 55.845 年 |
| 铜 | Cu | 29 | 六三五四六 |
| Zinc | Zn | 30 | 65380 年 |
| Bromine | Br | 35 | 79.904 年 |
| 银色 | Ag | 47 | 107.868 年 |
| Iodine | I | 53 | 126.904 年 |
| 黄金 | Au | 79 | 一九六九七 |
标准原子重量有不确定性 (通常是最后一个数字),因为它们取决于同位素的丰度,因来源而略有变化.对于超精确的工作,IUPAC发布了一些元素的间隔符号 (例如, : [1.00784, 1.00811]).
摩尔概念和阿沃加德罗数
在一个 是SI的七个基本单位之一,是原子尺度和实验室尺度之间的桥梁.根据2019年 (SI修订) 的重新定义,一个摩尔含有完全6.02214076 × 1023 没有这个数字 - - 阿沃加德罗常数 (N_A) - - 是一个定义的常数,
涉及 人的关键关系:
- 在质量上的摩尔:n = m / M,其中 n = 摩尔,m = 质量 (g),M = 摩尔质量 (g/mol)
- 来自摩尔的质量:m = n x M 在
- 颗粒数量:N = n x N_A 年份
- 颗粒中的摩尔:n = N / N_A
- 气体在STP的摩尔体积:V = n x 22.414 L/mol (在 0°C, 1 atm 的温度下)
- 度 (溶液 度):C = n / V_解决方案 (mol/L)
例如,100克葡萄糖 (C6H12O6,M = 180.156 g/mol) 是:n = 100/180.156 = 0.555 mol,含有0.555 x 6.022 x 1023 = 3.34 x 1023分子.每个葡萄糖分子含有24个原子,因此100克葡萄糖含有约8.0 x 1024个个原子.
立体测量:在化学反应中使用摩尔质量
摩尔质量是基本的转换因子静脉测量化学反应的定量研究. 均衡的化学方程告诉你反应物和产物的摩尔比. 摩尔质量转换在克和摩尔之间.
一个例子:甲 的燃烧:CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
如果燃烧16.04g甲 (1mol CH4):
- 它需要2mol O2=2x32.00=64.00 克的氧气
- 它产生1 二氧化碳=44.01 克的二氧化碳
- 它产生2mol H2O=2×18.015=36.03 克在水中
质量保持: 16.04 + 64.00 = 80.04 g反应物 = 44.01 + 36.03 = 80.04 g产物.
限制反应剂和百分比产量
在实践中,一个反应物通常是多余的.限制试剂为了找到它:将每个反应物的质量转换为摩尔,除以其刻度系数,最小的结果确定了限制反应物.
百分比收益率= (实际产量/理论产量) x 100%.如果理论预测了 44.01 g CO2,但你收集了 40.5 g,百分比产量 = (40.5/44.01) x 100% = 92.0%.产量低于 100% 是由于副作用反应,不完整反应或净化过程中的机械损失造成的.
溶液 度和稀释公式
在化学实验室中,准备已知 度的溶液是一项日常任务.摩尔质量用于计算溶液的重量:
度 (M):M = n / V = m / (M_w x V),其中 n = 溶液的摩尔,V = 溶液的升体积,m = 溶液的质量 (g),M_w = 摩尔质量 (g/mol).
为了制备500毫升0.1 M NaCl:质量=M x M_w x V=0.1 x 58.443 x 0.5=2,922 克在水中溶解并稀释至500毫升总体体积的NaCl.
| 度单位 | 公式 | 常见使用 |
|---|---|---|
| 度 (M) | 溶解物 / L 溶液 | 一般化学,定位 |
| 度 (m) | 溶液/千克溶剂 | 聚合性质,热力学 |
| 大量百分比 (%w/w) | (质量溶液/质量溶液) × 100 | 商业产品,药房 |
| 百万分之一 (ppm) | 溶解物/ 千克溶液 | 环境科学,水质 |
| 正常性 (N) | 相当量/ L 溶液 | 酸 定位 (较旧的公约) |
稀释配方:M1V1 = M2V2.将50毫升的6M HCl稀释到1M:V2 = (6 x 50) / 1 = 300毫升总量.将250毫升水加入50毫升的酸 (总是将酸添加到水中,永远不要将水添加到 缩酸中 - 外热反应会导致剧烈沸 ).
日常生活和工业中的 质量
虽然摩尔质量似乎是一个纯粹的学术概念,但它在许多领域不断使用:
药品:药物剂量是根据摩尔质量计算的.阿司匹林 (C9H8O4,M = 180.157 g/mol) 片含有活性成分的特定质量. 325 mg 片含有 325/180.157 = 1.80 mmol 的阿司匹林. 了解摩尔量对于计算治疗剂量,药物相互作用和药理动力学至关重要.
营养:食物的热量含量是从巨量营养素的摩尔质量计算出来的.葡萄糖 (C6H12O6,M = 180.156 g/mol) 在完全氧化后产生2,803 kJ/mol.每克:2,803/180.156 = 15.56 kJ/g ~ 3.72 kcal/g - 接近碳水化合物的标准4 kcal/g值.
环境科学:二氧化碳排放量按质量跟踪.一 碳 (12.011 g) 产生一 二氧化碳 (44.010 g).燃烧1公斤碳产生44.010/12.011 = 3.664公斤二氧化碳.燃烧一加 汽油 (约2.35公斤碳) 释放大约8.6公斤二氧化碳.
材料工程:聚合物分子重量表示为数量平均 (Mn) 和重量平均 (Mw) 的摩尔质量.聚乙烯可以从28g/mol (单体,C2H4) 到数百万g/mol的超高分子重量聚乙烯 (UHMWPE),用于关节置换器和防弹背心.
的方法: (NaHCO3,M=84.007 g/mol) 与 ( 酸,CH3COOH,M=60.052 g/mol) 反应,产生二氧化碳气体,使 制品发酵. 石化比率决定了使用多少 .
水处理:市政用水厂使用摩尔质量测量精确的化学物质量. 气 (Cl2,M=70.906 g/mol) 在1 - 3 mg/L的典型剂量需要仔细的立体测量计算. 化使用0.7 ppm的 化 (NaF,M=41.988 g/mol) - 每升约0.7 mg. 从散装化学品供应中计算这些 度完全依赖于摩尔质量转换.
法医科学:质谱学以极高的精度通过分子质量来识别物质.质谱仪对分子进行电离,并测量其质量与电荷比 (m/z).所得到的光谱是分子指纹 - 每种化合物都有由其分子质量和结构决定的独特碎片化模式.药物测试,毒理学和爆炸残留分析都取决于准确的分子质量识别.
人们常问的问题
水的摩尔质量是多少?
水 (H2O) 的摩尔质量为18.015 g/mol 在: 2 x (1.008 g/mol) + 1 x 氧 (15.999 g/mol) = 18.015 g/mol. 这意味着 18.015 克水含有正好一摩尔 (6.022 x 1023) 的水分子. 一摩尔水在室温下占用大约 18.015 mL (因为水的密度为 ~1.00 g/mL) - 大约一大匙加一个茶匙.
摩尔质量与分子重量有什么不同?
他们在数量上是相同的, 但在概念上是不同的.分子重量(相对分子质量,先生) 是一个无维的比率比较一个分子的质量为1/12的质量碳-12原子. 质量它的单位是g/mol,表示该物质的一mol的质量.对于水,Mr=18.015 (无维) 和M=18.015g/mol.在实践中,这些术语可以互换使用,但在现代IUPAC命名法中更喜欢摩尔质量.
我可以计算离子化合物的摩尔质量吗?
是的 -- 计算是相同的. 化 (NaCl):Na (22.990) + Cl (35.453) = 58.443 g/mol. 从技术上讲,离子化合物没有离散分子,所以它被称为配方质量而不是分子质量. 公式单位 (最简单的离子整数比) 用于分子. 化 (CaCl2): 40.078 + 2 ((35.453) = 110.984 g/mol.
摩尔质量和原子质量有什么区别?
原子质量是单个原子的质量,通常用达尔顿 (Da) 或统一原子质量单位 (u) 表示. 质量是一个原子或分子的摩尔 (6.022 x 1023) 的质量,用g/mol表示.从数值上来说,它们是相同的:碳的原子质量为12.011 Da,摩尔质量为12.011 g/mol.区别在于尺度:原子质量描述一个粒子;摩尔质量描述阿沃加德罗粒子的数量.
我如何处理水合化合物?
含水化合物包括结晶水在它们的配方中. 对于铜 (II) 硫酸五水合物 (CuSO4·5H2O): M = M ((CuSO4) + 5 x M ((H2O) = (63.546 + 32.065 + 4 x 15.999) + 5 x 18.015 = 159.609 + 90.075 =249.685 g/mol 在总是包括水分子在摩尔质量计算中.加热水合物驱动水,留下无水盐 (159.609 g/mol无水CuSO4).
什么是阿沃加德罗数,为什么它很重要?
阿沃加德罗数 (N_A = 6.02214076 x 1023 mol−1) 是一个摩尔中基本实体的数量.自2019年以来,它是一个定义的精确常数 (未测量).它跨越了原子和宏观世界:12.011g的碳含有精确的N_A碳原子.没有阿沃加德罗数,我们无法在平衡上测量的质量和反应中涉及的原子或分子数量之间进行转换.
如何将克转换为 ?
使用公式:n = m / M,其中n是摩尔,m是质量以克,M是摩尔质量以g/mol. 例: 50g NaOH (M = 39.997 g/mol) 中有多少摩尔? n = 50 / 39.997 =1.250 摩尔为了把摩尔转换回克:m = n x M. 为了找出分子数:N = n x 6.022 x 1023.
什么是经验式公式与分子式公式?
在经验公式是化合物中原子的最简单的整数比.分子配方是每分子的实际原子数. 葡萄糖的分子式是C6H12O6和经验式是CH2O (比为 1:2:1). 分子式总是经验式的整数倍数: (CH2O) 6 = C6H12O6. 要确定哪个倍数适用,将实际摩尔质量除以经验式的质量: 180.156 / 30.026 = 6.
为什么不同的同位素有不同的质量?
一种元素的同位素具有相同的质子数量,但不同的中子数量,使它们具有不同的质量.碳-12 (6p + 6n) 的质量是12000Da;碳-13 (6p + 7n) 的质量是13003Da;碳-14 (6p + 8n) 的质量是14003Da.碳的标准原子重量 (12.011) 是基于自然丰度的加权平均值:98.9%的C-12和1.1%的C-13 (C-14是微不足道的).这就是为什么原子质量不是整数的原因.
这台摩尔质量计算器的准确性有多高?
该计算器使用标准IUPAC原子重量,将其 圆为小数后三位,这对于大多数学术和实验室工作是足够的 (大多数化合物的精度为+/-0.01 g/mol).对于超精确的分析化学 (例如,质谱校准),使用IUPAC 2021原子重量值与所有显著数字.该计算器处理H2O,NaCl和C6H12O6等标准公式,但不解析像CaOH) ((2这样的括号组 - 输入这些为CaO2H2.