学習目標
- イオンまたは分子化合物の式質量を決定する。
今後の章に必要となるスキルは、イオン化合物の式の質量決定能力である。 この量は式質量と呼ばれます。 式質量は化合物の式に含まれる個々の原子の質量を足すことで得られます。 適切な式は電気的に中性(正味の電子の増減がない)なので、式質量の計算ではイオンを原子とみなすことができます。
まず、塩化ナトリウム(NaCl)の式質量を計算しましょう。 この式質量は、周期表から求めたナトリウム原子1個と塩素原子1個の原子質量の和で、ここでは小数点以下2桁までの質量を使用します:
Na:22.99 amu
Cl:
Na: 22.99 amu
Total: 58.44 amu
小数点以下2桁で、NaClの式質量は58.44 amuです。
イオン性化合物が複数のアニオンまたはカチオンを持つ場合、問題の元素の原子質量の正しい倍数を使うことを覚えておく必要があります。 フッ化カルシウム(CaF2)の式質量については、化学式中の2つのフッ素原子を考慮し、フッ素原子の質量を2倍しなければなりません:
Ca:1 x 40.08 = 40.08 amu
F:2 x 19.00 = +38.00 amu
Ca:1 x 40.08 = 40.08 amu
F:2 x 19.00 = +38.00 amu
Ca:1 x 40.08 = 40.08 amu
Total = 78.08 amu
CaF2の式質量は78.08 amuです。
多原子イオンを持つイオン化合物の場合、合計には多原子イオンの式中の各原子の番号と質量を含める必要があります。 例えば、硝酸カリウム(KNO3)はカリウム原子1個、窒素原子1個、酸素原子3個を持つ。
K:1×39.10=39.10 amu
N:1×14.00 = +14.00 amu
O: 3 x 16.00 = +48.00 amu
合計 = 101.10 amu
KNO3 の式質量は 101.10 amu である。
硝酸カリウムは火薬の主成分で、臨床的には利尿剤として使われています。
化学式の中にCa(NO3)2のように複数の多原子単位を含む場合、括弧内のすべての原子の原子質量に括弧外の添字を乗じることを忘れないでください。 これは、添え字が多原子イオン全体を指しているために必要です。 したがって、Ca(NO3)2の場合、添え字の2は2つの完全な硝酸イオンを意味するので、2つの(1×2)窒素原子と6つの(3×2)酸素原子と1つのカルシウム原子の質量を合計しなければなりません:
Ca: 1 x 40.08 = 40.08 amu
N: 2 x 14.00 = +28.08 amu。00 amu
O: 6 x 16.00 = +96.00 amu
合計 = 164.08 amu
イオン化合物の式質量計算のポイントは、式中の各原子を正しく数え、その原子の原子質量を適宜乗じること。
To Your Health: 水和物
いくつかのイオン化合物は、その式単位内に水(H2O)を組み込んでいます。 これらの化合物は水和物と呼ばれ、化合物の各式単位に関連する水の単位が特徴的な数を持っています。
水和物の化学式を書くには、その化学式の後に、化合物の式単位あたりの水の単位数を書きます。 2つの化学式は縦に中央のドットで区切られる。 硫酸銅(II)の水和物は、各式単位に5個の水単位が付随しているので、CuSO4-5H2Oと書く。 この化合物の名前は硫酸銅(II)五水和物で、接頭辞のpenta-は硫酸銅(II)の式単位あたり5つの水単位が存在することを示す。
Formula | Name | Users |
---|---|---|
AlCl3-6H2O | 塩化アルミニウム六水和物 | 制汗剤 |
CaSO4-½H2O | 硫酸カルシウム 半水和物(パリ石膏) | 鋳造物(骨折、ギブス用) |
硫酸カルシウム | CaSO4-2H2O 2水和物(石膏) | 乾式壁材 |
CoCl2-6H2O | 塩化コバルト(II)六水和物 | 乾燥剤, 湿度インジケーター |
CuSO4-5H2O | 硫酸銅(II)五水和物 | 防かび剤、防藻剤, 除草剤 |
MgSO4-7H2O | 硫酸マグネシウム七水塩(エプソン塩) | 緩下剤, 入浴剤 |
Na2CO3-10H2O | 炭酸ナトリウム十水塩(洗濯ソーダ) | 洗濯添加物/クリーナー |