3.8: 化合物的分子质量和摩尔概念

共价化合物的分子质量

化学式表示物质的元素组成。对于共价化合物，分子式表示组成该物质单个分子的原子的数量和类型；因此，式质量可以正确地称为分子质量。氯仿（CHCl ₃ ）的共价化合物的分子式表明，一个分子包含一个碳原子，一个氢原子和三个氯原子。氯仿分子的平均分子量等于这些原子的平均原子质量之和：

离子化合物的分子质量

例如，普通食盐或氯化钠（NaCl）是由钠阳离子（Na ⁺ ）和氯离子（Cl ^＆minus; ）组合而成的离子化合物以1：1的比例。该化合物的分子式是通过将其组成元素的平均原子质量相加得出的：

当计算离子化合物的分子式质量时，使用的是中性钠和氯原子的平均质量，而不是钠阳离子和氯离子的质量。即使钠阳离子的质量比钠原子小一些（因为它缺少电子），但氯离子比氯原子的质量略大（由于多余的电子），这一差异将被抵消。而且，电子的质量相对于典型原子的质量可以忽略不计。

质量百分比组成

化合物的元素组成定义其化学特征，化学式是表示该元素组成的最简洁的方法。化合物中每种元素的质量百分比称为该特定元素的质量百分比。组成百分比可以通过将每种元素的质量除以化合物的总质量，然后转换为百分比来计算。

百分比组成可用于评估已知化学式的不同化合物中给定元素的相对丰度。只要知道该化合物的分子式或经验式，就可以从该化合物元素的原子质量或摩尔质量中得出组成百分比。

例如，一分子硝酸（HNO ₃ ）包含一个氮原子，重14.01 amu；一个氢原子，重1.008 amu；三个氧原子，重（3×16.00）。 amu）= 48.00 amu。因此，硝酸的公式质量为（14.01 amu + 1.008 amu + 48.00 amu）= 63.02 amu，其百分组成为：

此文本改编自 Openstax ，化学2e，第3.1节：分子式和摩尔概念和 Openstax，化学2e，第3.2节：确定经验式和分子式。

化合物的最小代表单位 是分子（或分子式单位）用化学式描述。化学式中所有原子的原子质量，如果加在一起，可求出化合物的 分子质量（或分子式质量）以原子质量单位（amu）为单位。例如，为了求出蔗糖或食用糖的分子质量，用每个元素的原子质量 乘以相应元素的 原子数。总和就是蔗糖的分子质量。一摩尔化合物中所有分子 或分子式单位）的质量 称为它的摩尔质量，以克每摩尔为单位。化合物的摩尔质量在数值上 等于它的分子质量（或分子式质量）例如，分子质量为 342.3 原子质量单位的蔗糖，其摩尔质量 为 342.3 克每摩尔。了解化学物质中存在的分子或粒子 的实际数量是 理解其组成、相互作用和组合 的基础。然而，在给定的化合物样品中，用普通方法计算分子的实际数量 是不切实际的。通过利用摩尔质量、摩尔数 和阿伏伽德罗数之间的关系，可以计算出 存在的总分子数。根据概念，化合物的摩尔质量 相当于一摩尔的化合物，由 6.022×10^23 个粒子组成。因此，342.3 克的蔗糖含有 6.022×10^23 个蔗糖分子。然而，比如说如果一个蔗糖样品的重量为 150 克，那么分子的数量可以通过 使用交叉乘法的方法计算确定。结果表明，150 克的蔗糖构成 2.63 10^23 个蔗糖分子。化合物中每种元素的百分比 可以用质量百分比值来表示。计算时，元素在 一摩尔化合物中的质量除以 一摩尔化合物的总质量，然后转换成百分比。实际上，要计算蔗糖中氢的 质量百分比，氢原子的总质量 和蔗糖分子的总质量 都包含在分子式中。计算结果表明蔗糖含有 6.4 质量百分比的氢。