Gram per mol
Om 6,022·10²³ watermoleculen af te meten, telt een chemicus ze niet. Hij weegt 18,015 g af. Dat getal is de molaire massa: hoeveel gram één mol van een stof weegt. Voor keukenzout is dat 58,44 g/mol, voor suiker 342,3, voor hemoglobine ongeveer 64 500.
De molaire massa tel je op uit de atoommassa’s volgens de formule van het molecuul. Atoommassa’s meet je met een massaspectrometer: een magneet scheidt de ionen op massa, en zware ionen vliegen langs een vlakkere boog. De SI-eenheid is kg/mol, maar in het lab schrijft men g/mol. Zo is het getal gelijk aan de massa van het molecuul in dalton.
| Aanduiding | g/mol · in het SI kg/mol |
| Definitie | M = m / n — de massa van een stof gedeeld door de stofhoeveelheid |
| Referentiewaarden | M(¹²C) = 12,000 000 012 6 g/mol · M_u = 1,000 000 001 05 g/mol |
| Ingevoerd | grammatoomgewichten — sinds de negentiende eeuw · kg/mol — sinds de mol in het SI kwam, 1971 |
| Normen | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · CIAAW 2021 |
| Typische waarden | 18,015 g/mol — water · 180,16 — glucose · 64 500 — hemoglobine |
01 · Definitie
De massa van één mol
Neem een stof en deel de massa door de stofhoeveelheid in mol. Dan krijg je de molaire massa M. Voor een zuivere stof is die constant. 9 g water is 0,5 mol, 36 g is 2 mol, en de verhouding is altijd 18,015 g/mol.
Je berekent haar uit de formule van het molecuul. De atoommassa van elk element haal je uit de IUPAC-tabel, je vermenigvuldigt die met het aantal atomen en telt alles op. Atoommassa’s zijn gemiddelden over het natuurlijke mengsel van isotopen. Daarom heeft chloor 35,45 en geen geheel getal.
Bouw een molecuul en weeg een mol
De bolletjes zijn de atomen van het molecuul; hun grootte groeit met de atoommassa. De strook eronder toont dezelfde massa in delen: welk deel van de molaire massa op elk element valt. Zwart is koolstof, blauw waterstof, groen stikstof, karmijnrood zuurstof, grijs chloor.
Wat er de spectrometer in vliegt
Elke cel bevat de skeletformule van een stof uit het experiment. Hoeken en lijnuiteinden zijn koolstofatomen, de waterstofatomen daaraan worden niet getekend, een dubbele streep is een dubbele binding. Stikstof is groen gemarkeerd, zuurstof karmijnrood. Het groene getal onder de formule is de molaire massa in g/mol. In het midden staat cafeïne: een blauwe vonk loopt rond over zijn ringen.
Een magneet scheidt ionen op massa
In het midden staat een massaspectrometer in doorsnede. Damp van de stof komt in de bron, een gloeiende draad slaat elektronen uit de moleculen, en de spanning U versnelt de ionen. In het magneetveld B vliegt een ion langs een boog met straal r = √(2mU/e) / B: hoe zwaarder het ion, hoe vlakker de boog. De blauwe stippellijnen zijn bundels ionen van verschillende massa; hun helderheid is het aandeel van zulke moleculen in de natuur. De spreiding van de bundels is in de tekening 8 keer vergroot, anders zouden naburige massa’s samenvallen tot één boog. Alleen de bundel met een straal van precies 200 mm komt in de spleet van de collector, en de collector licht karmijnrood op. Het veld verandert langzaam, en op het scherm rechts wordt het spectrum als karmijnrode lijn opgetekend; de blauwe streep is de massa die nu bij de spleet staat. Onder het scherm staat een balans: daarop wordt precies één mol van de stof gelegd. Het paneel links toont de molaire massa en de modus van het apparaat. Een klik op de spectrometer zet het veld op de hoogste piek, een klik op de balans legt er een mol op. Als je 20 s niets aanraakt, lopen de proeven vanzelf.
—
02 · Omrekening
| {n} | {v} | {note} |
Dalton en g/mol geven hetzelfde getal, maar het zijn verschillende grootheden. De dalton is de massa van één molecuul, g/mol de massa van een mol. Sinds 2019 vallen de getallen niet meer precies samen: volgens CODATA 2022 verschillen ze 1,05·10⁻⁹, ver buiten het bereik van welke balans ook.
In technische tabellen kom je kg/kmol en lb/lb-mol tegen. Het getal is hetzelfde als bij g/mol: een kilomol is duizend keer zo groot als een mol, en een kilogram ook. Een pound-mol is 453,59 mol.
03 · Ordes van grootte
04 · Meetinstrumenten
05 · Schrijfregels
06 · Naburige eenheden
07 · Historisch deel
De atoommassa van een element hangt af van waar het monster vandaan komt. Waterstof uit zeewater en uit aardgas bevat een verschillend aandeel deuterium. Daarom geeft de CIAAW voor waterstof een interval, 1,007 84–1,008 11, en in berekeningen gebruikt men de conventionele waarde 1,008. Daardoor is de molaire massa van water maar tot op het vijfde cijfer nauwkeurig.
De schaal zelf rust op koolstof-12. Tot 2019 was M(¹²C) per definitie precies 12 g/mol. Sinds de mol via het getal van Avogadro is gedefinieerd, wordt die waarde gemeten: volgens CODATA 2022 is ze 12,000 000 012 6 g/mol met een onzekerheid van 3,7·10⁻⁹ g/mol. Een chemicus merkt dat verschil niet.
Catalogus van grootheden
de hele index →De zeven SI-basiseenheden
Een druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.
Index openen →