Micronivo: 1 molecuul van een stof weegt M u(nit).
Macronivo: 1 mol van een stof weegt M gram.
1 u(nit) is de gemiddelde massa van één kerndeeltje.
Het rechtstreeks wegen van 1 molecuul is onmogelijk, dus moet molecuulmassa M altijd indirect, via omwegen, worden bepaald.
Eén mol afwegen kan wel, maar dan moet de molecuulmassa M al bekend zijn. Het gaat er nu om hoe je de molecuulmassa van een stof kan bepalen.
De bepaling van M van een onbekende stof begint vaak met nauwkeurig afwegen van een bepaalde hoeveelheid grammen; daar doet men dan proeven mee.
De methode die men toepast is afhankelijk van de toestand van de stof:
methode I passen we toe als de stof vast of vloeibaar is.
methode II passen we toe als de stof een gas is.
Als de stof (s) of (l) is, moeten de moleculen homogeen verdeeld worden.
Daartoe wordt die stof...:
opgelost in een geschikt oplosmiddel; van het mengsel (de oplossing) bepaal je vervolgens het vriespunt of het kookpunt.
(dit is Methode I)
verdampt. (dit is Methode II)
Methode I:
Opgeloste stoffen beïnvloeden het vriespunt en het kookpunt van een oplosmiddel; een vloeistof kookt en bevriest moeilijker als er vreemde deeltjes in de vloeistof aanwezig zijn.
Bij bevriezen moet altijd een rooster worden gemaakt (bijvoorbeeld een ionrooster).
De vorming van een rooster wordt bemoeilijkt als er vreemde, dus niet in het rooster passende deeltjes aanwezig zijn, dus als er een stof is opgelost. De roostervorming wordt verstoord.
Om toch een rooster te vormen is dan een lagere temperatuur nodig: VRIESPUNTSVERLAGING (v.p.v. of v.p.d.)
Bij koken van een vloeistof moeten de moleculen aan het oppervlak uit die vloeistof kunnen ontsnappen.
Als er vreemde deeltjes van een opgeloste stof aanwezig zijn, dan nemen die een deel van het totale oppervlak in bezit.
Het wordt dan moeilijker voor de oplosmiddelmoleculen om uit die vloeistof te ontsnappen: k.p.v. = KOOKPUNTSVERHOGING.
Deze effecten (v.p.v. en k.p.v.) zijn niet zozeer afhankelijk van de aard van de opgeloste deeltjes, dus het is niet belangrijk wat voor deeltjes het zijn (bijv. ionen, atomen, grote of kleine moleculen), maar vooral van de hoeveelheid opgeloste deeltjes (het aantal mol dus).
Opmerkelijk is dat men bij deze bepalingen niet de gebruikelijk eenheid mol/liter gebruikt, maar mol/100 gr oplosmiddel. Vraag me niet waarom; het is zo gegroeid.
De hoeveelheid onbekende stof die je afweegt (bijv. p gram) wordt opgelost in een afgewogen hoeveelheid bekend oplosmiddel (bijv q gram).
Als je dan het vriespunt of het kookpunt van het mengsel meet (bijvoorbeeld met een zeer nauwkeurige Beckmannthermometer), én je kent het vriespunt/kookpunt van het zuivere oplosmiddel, dan ken je v.p.v. of k.p.v.
De (onbekende) molecuulmassa van de opgeloste stof noemen we M.
Het aantal opgeloste deeltjes is p/M. Dit aantal mol deeltjes bepaalt dus de verhoging of de verlaging.
Het aantal opgeloste deeltjes is dus p/M. Dit aantal mol deeltjes bepaalt de verhoging of de verlaging.
Het aantal mol opgeloste stof is evenredig met de v.p.v. of k.p.v.
v.p.v./k.p.v. ≡ aantal mol opgeloste stof
De hoeveelheid oplosmiddel zal in de praktijk zeker niet altijd precies 100 gram zijn; neem je minder, dan is het effect sterker, neem je meer oplosmiddel (de boel is dan sterker verdund), dan is het effect minder.
Stel dat je q gram neemt, dan is voor het oplosmiddel een korrektiefaktor nodig: 100/q
v.p.v. 0f k.p.v. ≡ aantal mol opgeloste stof x 100/q
Om van een evenredigheidsteken over te stappen op een = teken, moet een constante worden ingevoerd die we aanduiden met K*.
Deze constante K* heet de molaire k.p.v. / v.p.v.
De waarde van K* is per oplosmiddel verschillend en kun je vinden in tabellen.
Let op: Als een stof uit ionen is opgebouwd, dan splitst die stof bij oplossen in water in meerdere deeltjes (zeg: n deeltjes)
v.p.v. of k.p.v. = K* x aantal mol opgeloste stof x 100/q · n
of:
v.p.v. of k.p.v. = K* · p · 100 · n
M · q
Methode II
Molecuulmassa van een gas bepalen
Dampdichtheid H
Indien de stof (g) is, heb je per definitie met een homogene stof te maken; een gas is altijd homogeen over de ruimte verdeeld.
Ook hier wordt eerst gewogen: een bepaald volume gas wordt gewogen bij bekende temperatuur en druk.
Vervolgens weeg je eenzelfde hoeveelheid waterstofgas bij gelijke temperatuur en druk. Je kunt dan uitrekenen hoeveel keer zo zwaar het onbekende gas is als waterstofgas.
Als je weet dat het gas, waarvan je de M wil bepalen, x keer zo zwaar is als waterstofgas dan noemen we dat getal x: de dampdichtheid DH.
Definitie:
DH = massa van V liter gas (bij t en p)
massa van V liter H2 (bij t en p)
Als je bedenkt dat voor gassen bij gelijke t en p altijd geldt dat in een gelijk volume een gelijk aantal moleculen zitten, dan kun je uit die definitie de volgende formule afleiden: