Калькулятор молярной массы и анализ формул

Вычисляйте молярную массу по химическим формулам, определяйте процентный состав, находите эмпирическую и молекулярную формулы и пересчитывайте между молями, граммами и частицами. Также: Уравниватель реакций | Растворы.

Введите химическую формулу, чтобы вычислить её молярную массу. Поддерживаются скобки, гидраты (CuSO4·5H2O) и квадратные скобки.

Синтаксис химических формул: используйте стандартную запись: H2O, Ca3(PO4)2, CuSO4·5H2O. Символы элементов чувствительны к регистру (Fe, а не FE). Коэффициенты и индексы должны быть целыми. Точка (·) обозначает гидраты.
Что такое моль?

Атомы и молекулы реагируют поштучно, но пересчитать их поштучно никто не может. Моль — счётная единица химии: дюжина, увеличенная до 6,022×1023 штук (число Авогадро, NA), определённая точно с пересмотром СИ 2019 года. Её фокус: один атом углерода весит 12,011 атомной единицы массы, а моль атомов углерода весит 12,011 грамма — те же цифры, но с другими единицами. Поэтому молярная масса (г/моль) мгновенно пересчитывает массу на весах в число реагирующих частиц, а это и есть вся суть стехиометрии.

Одно правило, которое нужно запомнить: моль считает частицы, а не массу. В одном моле любого вещества одинаковое число молекул — но их массы так же различны, как сами вещества.
Периодическая таблица — это каталог масс

В каждой ячейке периодической таблицы указана средняя атомная масса элемента; сложив их по формульной единице, вы получите молярную массу. Пример — Ca3(PO4)2 (фосфат кальция): разбор даёт 3 Ca + 2 P + 8 O = 3(40,078) + 2(30,974) + 8(15,999) = 310,174 г/моль, и панель перечисляет вклад каждого элемента в граммах. Скобки умножают всё, что внутри, а точка в CuSO4·5H2O добавляет пять молекул воды кристаллизации — оба случая обрабатывает один и тот же парсер. Подсчёт воды важен: CuSO4·5H2O даёт ≈ 249,7 г/моль, а не ≈ 159,6.

Процентный состав

Разделите вклад каждого элемента на молярную массу, и получите его массовую долю — число, которое печатают на этикетке с питанием или на мешке с удобрением («источник P2O5, 20% P»). Вода — классический пример: H даёт 2(1,008) = 2,016 г, а O даёт 15,999 г на каждые 18,015 г, поэтому вода по массе содержит 11,19% водорода и 88,81% кислорода — напоминание о том, что «в основном водород» по числу атомов и по весу — совсем разные вещи.

Эмпирическая и молекулярная формулы

Эмпирическая формула — наименьшее целочисленное отношение атомов (CH2O); молекулярная формула — фактическое число атомов в молекуле (C6H12O6, глюкоза — шесть копий того же отношения). Элементный анализ даёт массовые проценты; их пересчёт идёт через моли: 40,00% C, 6,71% H, 53,29% O в примере становятся 3,330 : 6,657 : 3,331 моль, которые делятся до чистого 1 : 2 : 1 — CH2O, эмпирическая масса 30,026 г/моль. Чтобы перейти от эмпирической к молекулярной, нужна молярная масса: n = 180,16 ÷ 30,026 = 6,000, поэтому молекула — (CH2O)6. Многие вещества (вода, аммиак, CO2) уже имеют n = 1, где обе формулы совпадают.

Граммы, моли, частицы

Панель «Моль/грамм/частица» проходит весь треугольник за один раз: пример пересчитывает 18,015 г воды ровно в 1,000000 моль и 6,022×1023 молекул — а поскольку в каждой H2O три атома, то 1,807×1024 атомов. Этот треугольник — двигатель каждой задачи стехиометрии на странице Уравниватель реакций и каждой молярности на странице Растворы.

Распространённые заблуждения
  • Моль чего угодно весит примерно одинаково. Моль считает частицы; моль H2 весит 2 г, моль золота — 197,0 г — одинаковое количество, совершенно разные массы.
  • Проценты переводятся в индексы напрямую. Сначала их нужно разделить на атомную массу (получив моли) — водород с 6,71% даёт больше атомов, чем кислород с 53,29%, именно потому что атомы H очень лёгкие.
  • Молекулярная формула — всегда увеличенная эмпирическая. Только когда n > 1. Для H2O обе формулы совпадают, и случай n = 1,000 в молекулярной панели — обычный.
  • Атомные массы — это точные целые числа, умноженные на а.е.м. Указанные значения — усреднённые по распространённости изотопов величины: 35,45 г/моль хлора — смесь 35-Cl и 37-Cl.

Связанные инструменты: Периодическая таблица (атомные массы, которые суммирует эта страница), Уравниватель реакций (стехиометрия, построенная на моле) и Растворы (моли на литр).