Розрахункові задачі: відносна молекулярна маса, кількість речовини (моль), число атомів/молекул; кількість структурних ізомерів (числова відповідь серед 4 варіантів)

📌 Про що ця тема

Тут перевіряють базові кількісні розрахунки хімії: як обчислити відносну молекулярну масу, перейти від маси до кількості речовини (моль) і до числа частинок через сталу Авогадро, а також визначити кількість структурних ізомерів речовини. Ключові поняття: Mr, кількість речовини n, стала Авогадро NA, ізомерія.

📖 Головне

• Відносна молекулярна маса Mr — сума відносних атомних мас усіх атомів у формулі. Приклад: Mr(H₂O) = 2·1 + 16 = 18. Значення Ar беруть з періодичної системи (округлюють: H=1, C=12, N=14, O=16, S=32, Cl=35,5, Na=23, Ca=40).

• Молярна маса M чисельно дорівнює Mr, але має одиниці г/моль. M(H₂O) = 18 г/моль.

• Кількість речовини: n = m / M, де m — маса (г). Одиниця — моль.

• Стала Авогадро: NA = 6,02·10²³ частинок/моль. Це число молекул (або атомів, іонів) в 1 молі.

• Число частинок: N = n · NA = (m/M)·NA.

• Для газів (н.у.): молярний об’єм Vm = 22,4 л/моль, тому n = V / 22,4.

• Число атомів у зразку = число молекул · кількість атомів у молекулі.

• Масова частка елемента: w = (кількість атомів · Ar) / Mr.

• Структурні ізомери — речовини з однаковою молекулярною формулою, але різним порядком сполучення атомів. Розрізняють ізомерію карбонового скелета, положення кратного зв’язку/функціональної групи, міжкласову.

• Щоб порахувати ізомери: складають усі можливі різні структури, не рахуючи одну й ту саму двічі (обертання не дає нового ізомеру).

🔢 Як це працює на прикладі

Приклад 1. Скільки атомів Гідрогену міститься в 36 г води?

• M(H₂O) = 18 г/моль.

• n = 36/18 = 2 моль.

• N(молекул) = 2 · 6,02·10²³ = 1,204·10²⁴.

• У молекулі 2 атоми H → N(H) = 2 · 1,204·10²⁴ = 2,408·10²⁴ атомів.

Приклад 2. Скільки структурних ізомерів має C₅H₁₂?

• Прямий ланцюг: пентан (CCCCC).

• Розгалужений: 2-метилбутан (C–C(C)–C–C).

• Сильно розгалужений: 2,2-диметилпропан (неопентан).

• Всього 3 ізомери.

⚠️ Типові помилки

• Плутають число молекул і число атомів: забувають помножити на кількість атомів у молекулі.

• Беруть Mr замість M або навпаки без одиниць — в самих обчисленнях числа однакові, але при об’ємах/масах губиться логіка.

• Для газів застосовують 22,4 л/моль до рідин чи твердих речовин — Vm лише для газів за н.у.

• При підрахунку ізомерів рахують одну структуру двічі (напр., «2-метилбутан» і «3-метилбутан» — це те саме).

• Забувають про міжкласові ізомери (напр., спирт і етер для C₂H₆O).

🎯 Що завчити напамʼять

• NA = 6,02·10²³ 1/моль.

• Vm = 22,4 л/моль (гази, н.у.).

• n = m/M; N = n·NA; n = V/22,4.

• Ar: H=1, C=12, N=14, O=16, S=32, Cl=35,5.

• Ізомери алканів: C₄H₁₀ — 2, C₅H₁₂ — 3, C₆H₁₄ — 5.

🧠 Перевір себе

1. Обчисли Mr(CaCO₃).

2. Скільки моль в 8 г NaOH? (M=40)

3. Скільки молекул у 0,5 моль CO₂?

4. Скільки ізомерів має C₄H₁₀?

Відповіді: 1 — 40+12+48 = 100; 2 — 8/40 = 0,2 моль; 3 — 0,5·6,02·10²³ = 3,01·10²³; 4 — 2 (бутан і 2-метилпропан).