Формула массы и молярные концепции соединений

Атомная масса формулы ковалентных соединений

Химические формулы представляют собой элементный состав веществ. Для ковалентных соединений формула представляет числа и типы атомов, составляющих одну молекулу вещества; поэтому масса формулы может быть правильно отнесена к молекулярной массе. Молекулярная формула хлороформа (CHCl₃), ковалентного соединения, указывает на то, что одна молекула содержит один атом углерода, один атом водорода и три атома хлора. Средняя молекулярная масса молекулы хлороформ равна сумме средних атомных масс этих атомов:

Формула массы ионных соединений

Ионные соединения состоят из дискретных катионов и анионов, которые объединяются в отношения для получения электрически нейтральной массы. Масса формулы для ионного соединения рассчитывается так же, как масса формулы для ковалентных соединений: Путем суммирования средних атомных масс всех атомов в формуле соединения. Однако формула для ионного соединения не представляет состав дискретной молекулы, поэтому она может быть неправильно отнесена к ‘молекулярной массе’.

Например, обычная столовая соль или хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из катионов натрия (Na⁺) и анионов хлорида (CL^–), Объединенных в соотношении 1:1. Масса формулы для этого соединения вычисляется путем добавления средних атомных масс его составных элементов:

При вычислении массы формулы ионного соединения использовались средние массы нейтральных атомов натрия и хлора, а не массы для катионов натрия и анионов хлорида. Даже если катион натрия имеет немного меньшую массу, чем атом натрия (так как в нем отсутствует электрон), эта разница будет компенсирована тем, что анион хлорида чуть более тяжёлый, чем атом хлора (из-за дополнительного электрона). Более того, масса электрона пренебрежимо мала по отношению к массе типичного атома.

Массовый процентный состав

Элементный состав вещества определяет его химическую идентичность, а химические формулы являются наиболее точным способом представления этого элементного состава. Процент по массе каждого элемента в составе вещества называется процентом массы этого конкретного элемента. Процентное соотношение можно рассчитать, разделив массу каждого элемента на общую массу вещества, а затем преобразовать в процент.

Процентный состав полезен для оценки относительного содержания данного элемента в различных соединениях известных формул. Коль скоро известна молекулярная или эмпирическая формула вещества, состав в процентах может быть получен из атомных или молярных масс элементов соединения.  

Например, одна молекула азотной кислоты (HNО₃) содержит один атом азота весом 14.01 amu, один атом водорода весом 1.008 amu и три атома кислорода весом (3 × 16.00 amu) = 48.00 amu. Формула массы азотной кислоты поэтому (14.01 amu + 1.008 аму + 48.00 amu) = 63.02 аму, и это процентное соотношение составляет:

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 3.1: Formula Mass и Mole Concept и Openstax, Химия 2е изд., раздел 3.2: Определение эмпирических и молекулярных формул.