अणु भार

Not to be confused with Molecular mass or Mass number.

Molar mass
सामान्य प्रतीक	M
Si   इकाई	kg/mol
अन्य इकाइयां	g/mol

रसायन विज्ञान में, दाढ़ द्रव्यमान (M) एक रासायनिक यौगिक को उक्त यौगिक के किसी भी नमूने के द्रव्यमान और पदार्थ की मात्रा (मोल (इकाई) में मापा गया) के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। दाढ़ द्रव्यमान एक द्रव्यमान है, आणविक नहीं, किसी पदार्थ का भौतिक गुण। दाढ़ द्रव्यमान यौगिक के कई उदाहरणों का औसत है, जो अक्सर समस्थानिकों की उपस्थिति के कारण द्रव्यमान में भिन्न होता है। आमतौर पर, दाढ़ द्रव्यमान की गणना मानक परमाणु भार से की जाती है और इस प्रकार यह एक स्थलीय औसत है और पृथ्वी पर घटक परमाणुओं के समस्थानिकों की सापेक्ष बहुतायत का एक कार्य है। दाढ़ द्रव्यमान पदार्थ के द्रव्यमान और पदार्थ की मात्रा के बीच बड़ी मात्रा में परिवर्तित करने के लिए उपयुक्त है।

आणविक द्रव्यमान और सूत्र द्रव्यमान आमतौर पर दाढ़ द्रव्यमान के पर्याय के रूप में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से आणविक यौगिकों के लिए; हालाँकि, सबसे आधिकारिक स्रोत इसे अलग तरह से परिभाषित करते हैं। अंतर यह है कि आणविक द्रव्यमान एक विशिष्ट कण या अणु का द्रव्यमान होता है, जबकि मोलर द्रव्यमान कई कणों या अणुओं का औसत होता है।

सूत्र भार दाढ़ द्रव्यमान का एक पर्याय है जो अक्सर गैर-आणविक यौगिकों, जैसे आयनिक लवण के लिए उपयोग किया जाता है।

दाढ़ द्रव्यमान पदार्थ का एक गहन गुण है, जो नमूने के आकार पर निर्भर नहीं करता है। इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में, दाढ़ द्रव्यमान की सुसंगत इकाई [[किलोग्राम]] / तिल (इकाई) है। हालांकि, ऐतिहासिक कारणों से, दाढ़ द्रव्यमान लगभग हमेशा ग्राम/मोल में व्यक्त किया जाता है।

तिल को इस तरह से परिभाषित किया गया था कि एक यौगिक का मोलर द्रव्यमान, g/mol में, संख्यात्मक रूप से डाल्टन (इकाई) में एक अणु के औसत द्रव्यमान के बराबर होता है। यह SI आधार इकाइयों#मोल की 2019 पुनर्परिभाषा से पहले बिल्कुल बराबर था, और अब केवल लगभग बराबर है, लेकिन सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए अंतर नगण्य है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, पानी के गुणों के एक अणु का औसत द्रव्यमान लगभग 18.0153 डाल्टन होता है, और पानी का मोलर द्रव्यमान लगभग 18.0153 g/mol होता है।

कार्बन और धातुओं जैसे पृथक अणुओं के बिना रासायनिक तत्वों के लिए, दाढ़ द्रव्यमान को परमाणुओं के मोल्स की संख्या से विभाजित करके गणना की जाती है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, लोहे का मोलर द्रव्यमान लगभग 55.845 g/mol है।

1971 से, SI ने पदार्थ की मात्रा को एक अलग आयामी विश्लेषण के रूप में परिभाषित किया। 2019 तक, मोल को पदार्थ की उस मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता था जिसमें उतने ही घटक कण होते हैं जितने कि 12 ग्राम कार्बन-12 में परमाणु होते हैं। उस अवधि के दौरान, परिभाषा के अनुसार, कार्बन-12 का मोलर द्रव्यमान ठीक 12 g/mol था। 2019 के बाद से, किसी भी पदार्थ के एक मोल को SI आधार इकाइयों की 2019 पुनर्परिभाषित किया गया है, क्योंकि उस पदार्थ की मात्रा में कणों की सटीक परिभाषित संख्या होती है, 6.02214076×10²³. g/mol में यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान ग्राम में यौगिक के अणुओं की संख्या के द्रव्यमान के बराबर होता है।

तत्वों का मोलर द्रव्यमान

Main articles: Relative atomic mass and Standard atomic weight

रासायनिक तत्व के परमाणुओं का दाढ़ द्रव्यमान तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को दाढ़ द्रव्यमान स्थिरांक से गुणा करके दिया जाता है, M_u = 0.99999999965(30)×10⁻³ kg⋅mol⁻¹. विशिष्ट समस्थानिक संरचना के साथ पृथ्वी से सामान्य नमूनों के लिए, परमाणु भार को मानक परमाणु भार द्वारा अनुमानित किया जा सकता है या पारंपरिक परमाणु भार।

${\begin{array}{lll}M({\ce {H}})&=1.00797(7)\times M_{\mathrm {u} }&=1.00797(7){\text{ g/mol}}\\M({\ce {S}})&=32.065(5)\times M_{\mathrm {u} }&=32.065(5){\text{ g/mol}}\\M({\ce {Cl}})&=35.453(2)\times M_{\mathrm {u} }&=35.453(2){\text{ g/mol}}\\M({\ce {Fe}})&=55.845(2)\times M_{\mathrm {u} }&=55.845(2){\text{ g/mol}}\end{array}}$

दाढ़ द्रव्यमान स्थिरांक से गुणा करने से यह सुनिश्चित होता है कि गणना विमीय रूप से सही है: मानक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान आयाम रहित मात्राएँ हैं (अर्थात, शुद्ध संख्याएँ) जबकि दाढ़ द्रव्यमान में इकाइयाँ होती हैं (इस मामले में, ग्राम प्रति मोल)।

कुछ तत्व आमतौर पर अणुओं के रूप में पाए जाते हैं, उदा। हाइड्रोजन (H₂), गंधक (S₈), क्लोरीन (Cl₂). इन तत्वों के अणुओं का दाढ़ द्रव्यमान प्रत्येक अणु में परमाणुओं की संख्या से गुणा किए गए परमाणुओं का दाढ़ द्रव्यमान है:

${\begin{array}{lll}M({\ce {H2}})&=2\times 1.00797(7)\times M_{\mathrm {u} }&=2.01588(14){\text{ g/mol}}\\M({\ce {S8}})&=8\times 32.065(5)\times M_{\mathrm {u} }&=256.52(4){\text{ g/mol}}\\M({\ce {Cl2}})&=2\times 35.453(2)\times M_{\mathrm {u} }&=70.906(4){\text{ g/mol}}\end{array}}$

यौगिकों के दाढ़ द्रव्यमान

एक रासायनिक यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग द्वारा दिया जाता है A_r परमाणु जो यौगिक का निर्माण करते हैं, को दाढ़ द्रव्यमान स्थिरांक से गुणा करते हैं M_u:

$M=M_{\rm {u}}M_{\rm {r}}=M_{\rm {u}}\sum _{i}{A_{\rm {r}}}_{i}.$

यहाँ, M_u सापेक्ष दाढ़ द्रव्यमान है, जिसे सूत्र भार भी कहा जाता है। विशिष्ट समस्थानिक संरचना वाले पृथ्वी से सामान्य नमूनों के लिए, मानक परमाणु भार या पारंपरिक परमाणु भार का उपयोग नमूने के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के सन्निकटन के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण हैं:

$${\begin{array}{ll}M({\ce {NaCl}})&={\bigl [}22.98976928(2)+35.453(2){\bigr ]}\times 1{\text{ g/mol}}\\&=58.443(2){\text{ g/mol}}\\[4pt]M({\ce {C12H22O11}})&={\bigl [}12\times 12.0107(8)+22\times 1.00794(7)+11\times 15.9994(3){\bigr ]}\times 1{\text{ g/mol}}\\&=342.297(14){\text{ g/mol}}\end{array}}$$

यौगिकों के मिश्रण के लिए एक औसत दाढ़ द्रव्यमान परिभाषित किया जा सकता है।यह बहुलक विज्ञान में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां विभिन्न बहुलक अणुओं में अलग-अलग संख्या में मोनोमर इकाइयां (गैर-समान पॉलिमर) हो सकती हैं।

मिश्रण का औसत दाढ़ द्रव्यमान

मिश्रण का औसत दाढ़ द्रव्यमान ${\overline {M}}$ तिल अंशों से गणना की जा सकती है x_i घटकों और उनके दाढ़ जन की M_i:

${\overline {M}}=\sum _{i}x_{i}M_{i}.$

इसकी गणना द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) से भी की जा सकती है w_i घटकों में से:

${\frac {1}{\overline {M}}}=\sum _{i}{\frac {w_{i}}{M_{i}}}.$

उदाहरण के तौर पर, शुष्क हवा का औसत मोलर द्रव्यमान 28.97 g/mol है।

संबंधित मात्राएँ

दाढ़ द्रव्यमान सापेक्ष दाढ़ द्रव्यमान से निकटता से संबंधित है (M_r) एक यौगिक का, पुराने शब्द सूत्र भार (F.W.) के लिए, और इसके घटक तत्वों के परमाणु द्रव्यमान के लिए। हालांकि, इसे आणविक द्रव्यमान से अलग किया जाना चाहिए (जो भ्रामक रूप से "भी" है जिसे कभी-कभी आणविक भार के रूप में जाना जाता है), जो "एक" अणु (किसी भी "एकल" समस्थानिक संरचना का) का द्रव्यमान है और है सीधे परमाणु द्रव्यमान से संबंधित नहीं, एक परमाणु का द्रव्यमान (किसी एकल समस्थानिक का)। डाल्टन (यूनिट), प्रतीक दा, को कभी-कभी दाढ़ द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में भी प्रयोग किया जाता है, विशेष रूप से जैव रसायन में, परिभाषा के साथ 1Da = 1 g/mol, इस तथ्य के बावजूद कि यह सख्ती से द्रव्यमान की एक इकाई है (1 Da = 1 यू = 1.66053906660(50)×10⁻²⁷ kg, 2018 के अनुसार CODATA अनुशंसित मान)।

ग्राम परमाणु भार उस तत्व के परमाणुओं के एक मोल के ग्राम में, द्रव्यमान के लिए एक और शब्द है। ग्राम परमाणु तिल के लिए एक पूर्व शब्द है।

आणविक भार (M.W.) एक पुराना शब्द है जिसे अब अधिक सही ढंग से सापेक्ष दाढ़ द्रव्यमान कहा जाता है (M_r). यह एक आयाम रहित मात्रा है (अर्थात, एक शुद्ध संख्या, बिना इकाइयों के) दाढ़ द्रव्यमान स्थिरांक द्वारा विभाजित दाढ़ द्रव्यमान के बराबर है।

आणविक द्रव्यमान

Main article: Molecular mass

आणविक द्रव्यमान (m) किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान है: इसे आमतौर पर डाल्टन (यूनिट) एस (दा या यू) में मापा जाता है। एक ही यौगिक के विभिन्न अणुओं में अलग-अलग आणविक द्रव्यमान हो सकते हैं क्योंकि उनमें एक तत्व के अलग-अलग समस्थानिक होते हैं। यह अलग है लेकिन दाढ़ द्रव्यमान से संबंधित है, जो एक नमूने में सभी अणुओं के औसत आणविक द्रव्यमान का एक उपाय है और आमतौर पर किसी पदार्थ की मैक्रोस्कोपिक (वजन-सक्षम) मात्रा से निपटने के लिए अधिक उपयुक्त उपाय है।

आणविक द्रव्यमान की गणना प्रत्येक न्यूक्लाइड के परमाणु द्रव्यमान से की जाती है, जबकि मोलर द्रव्यमान की गणना मानक परमाणु भार से की जाती है। प्रत्येक रासायनिक तत्व की। मानक परमाणु भार किसी दिए गए नमूने में तत्व के आइसोटोप को ध्यान में रखता है (आमतौर पर सामान्य माना जाता है)। उदाहरण के लिए, पानी (अणु) का दाढ़ द्रव्यमान होता है 18.0153(3) g/mol, लेकिन अलग-अलग पानी के अणुओं में आणविक द्रव्यमान होते हैं जो बीच में होते हैं 18.0105646863(15) Da (¹H₂¹⁶O) और 22.0277364(9) Da (²H₂¹⁸O).

दाढ़ द्रव्यमान और आणविक द्रव्यमान के बीच अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि सापेक्ष आणविक द्रव्यमान को मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा सीधे मापा जा सकता है, अक्सर कुछ भाग प्रति मिलियन की सटीकता के लिए। यह अणु के रासायनिक सूत्र को सीधे निर्धारित करने के लिए पर्याप्त सटीक है।

डीएनए संश्लेषण उपयोग

डीएनए संश्लेषण के संदर्भ में उपयोग किए जाने पर शब्द सूत्र वजन का एक विशिष्ट अर्थ होता है: जबकि एक डीएनए बहुलक में जोड़े जाने वाले एक व्यक्तिगत फॉस्फोरामाइडाइट न्यूक्लियोबेस में समूहों की रक्षा होती है और इसके 'आणविक भार' को इन समूहों सहित उद्धृत किया जाता है, आणविक की मात्रा वजन जो अंततः इस न्यूक्लियोबेस द्वारा एक डीएनए पॉलीमर में जोड़ा जाता है, उसे न्यूक्लियोबेस के फॉर्मूला वेट (यानी, डीएनए पॉलीमर के भीतर इस न्यूक्लियोबेस का आणविक भार, माइनस प्रोटेक्टिंग ग्रुप) के रूप में संदर्भित किया जाता है।

सटीकता और अनिश्चितता

जिस सटीकता के लिए एक दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात होता है, वह उस परमाणु द्रव्यमान की सटीकता पर निर्भर करता है जिससे इसकी गणना की गई थी, और दाढ़ द्रव्यमान स्थिरांक का मान। अधिकांश परमाणु द्रव्यमान दस हजार में कम से कम एक भाग की सटीकता के लिए जाने जाते हैं, अक्सर बहुत बेहतर(लिथियम का परमाणु द्रव्यमान एक उल्लेखनीय और गंभीर है, अपवाद)। यह रसायन विज्ञान में लगभग सभी सामान्य उपयोगों के लिए पर्याप्त है: यह अधिकांश रासायनिक विश्लेषणों की तुलना में अधिक सटीक है, और अधिकांश प्रयोगशाला अभिकर्मकों की शुद्धता से अधिक है।

परमाणु द्रव्यमान की सटीकता, और इसलिए दाढ़ जन की, तत्व के समस्थानिक के ज्ञान से सीमित है। यदि दाढ़ द्रव्यमान का अधिक सटीक मूल्य आवश्यक है, तो प्रश्न में नमूने के समस्थानिक वितरण को निर्धारित करना आवश्यक है, जो मानक परमाणु द्रव्यमान की गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक वितरण से भिन्न हो सकता है। एक नमूने में विभिन्न तत्वों के समस्थानिक वितरण आवश्यक रूप से एक दूसरे से स्वतंत्र नहीं होते हैं: उदाहरण के लिए, एक नमूना जो आसवन किया गया है वह मौजूद सभी तत्वों के हल्के समस्थानिकों में समस्थानिक संवर्धन होगा। यह दाढ़ द्रव्यमान में मानक अनिश्चितता की गणना को जटिल बनाता है।

सामान्य प्रयोगशाला कार्य के लिए एक उपयोगी परिपाटी सभी गणनाओं के लिए दाढ़ द्रव्यमान को दो दशमलव स्थानों तक उद्धृत करना है। यह आमतौर पर आवश्यक से अधिक सटीक है, लेकिन गणना के दौरान राउंडिंग त्रुटियों से बचा जाता है। जब दाढ़ द्रव्यमान 1000 g/mol से अधिक होता है, तो एक से अधिक दशमलव स्थान का उपयोग करना शायद ही कभी उचित होता है। मोलर द्रव्यमान के अधिकांश सारणीबद्ध मूल्यों में इन परिपाटियों का पालन किया जाता है।

माप

मोलर द्रव्यमान को लगभग कभी भी सीधे तौर पर नहीं मापा जाता है। उनकी गणना मानक परमाणु द्रव्यमान से की जा सकती है, और अक्सर रासायनिक कैटलॉग और सुरक्षा डेटा शीट्स (एसडीएस) में सूचीबद्ध होती हैं। मोलर द्रव्यमान आमतौर पर निम्न के बीच भिन्न होता है:

1–238 g/mol प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों के परमाणुओं के लिए;

10–1000 g/mol छोटे अणु के लिए;

1000–5000000 g/mol पॉलीमर , प्रोटीन, डीएनए के टुकड़े आदि के लिए।

जबकि दाढ़ द्रव्यमान लगभग हमेशा, व्यवहार में, परमाणु भार से गणना की जाती है, उन्हें कुछ मामलों में भी मापा जा सकता है। इस तरह के माप परमाणु भार और आणविक द्रव्यमान के आधुनिक मास स्पेक्ट्रोमेट्री माप से बहुत कम सटीक हैं, और ज्यादातर ऐतिहासिक रुचि के हैं। सभी प्रक्रियाएं संपार्श्विक संपत्ति पर निर्भर करती हैं, और यौगिक के किसी भी पृथक्करण (रसायन विज्ञान) को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

वाष्प घनत्व

Main article: Vapour density

वाष्प घनत्व द्वारा दाढ़ द्रव्यमान का माप सिद्धांत पर निर्भर करता है, जो पहले एमेडियो अवोगाद्रो द्वारा प्रतिपादित किया गया था, कि समान परिस्थितियों में समान मात्रा में गैसों में कणों की समान संख्या होती है। यह सिद्धांत आदर्श गैस समीकरण में शामिल है:

$pV=nRT,$

कहाँ n पदार्थ की मात्रा है। वाष्प घनत्व (ρ) द्वारा दिया गया है

$\rho ={{nM} \over {V}}.$

ज्ञात दबाव और तापमान की स्थितियों के लिए वाष्प घनत्व के संदर्भ में इन दो समीकरणों का संयोजन दाढ़ द्रव्यमान के लिए एक अभिव्यक्ति देता है:

$M={{RT\rho } \over {p}}.$

हिमांक-बिंदु अवसाद

Main article: Freezing-point depression

किसी विलयन (रसायन विज्ञान) का हिमांक शुद्ध विलायक की तुलना में कम होता है, और हिमांक बिंदु अवनमन (ΔT) तनु विलयनों के लिए मात्रा सांद्रण के सीधे आनुपातिक है। जब रचना को मोललता के रूप में व्यक्त किया जाता है, तो आनुपातिकता स्थिरांक क्रायोस्कोपिक स्थिरांक के रूप में जाना जाता है (K_f) और प्रत्येक विलायक के लिए विशेषता है। अगर w घोल में विलेय के द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) का प्रतिनिधित्व करता है, और विलेय के पृथक्करण को मानते हुए, दाढ़ द्रव्यमान द्वारा दिया जाता है

$M={{wK_{\text{f}}} \over {\Delta T}}.\$

क्वथनांक उन्नयन

Main article: Boiling-point elevation

अघुलनशील विलेय के विलयन (रसायन विज्ञान) का क्वथनांक शुद्ध विलायक के क्वथनांक से अधिक होता है, और क्वथनांक उन्नयन (ΔT) तनु विलयनों के लिए मात्रा सांद्रण के सीधे आनुपातिक है। जब रचना को मोललता के रूप में व्यक्त किया जाता है, तो आनुपातिकता स्थिरांक को एबुलियोस्कोपिक स्थिरांक के रूप में जाना जाता है (K_b) और प्रत्येक विलायक के लिए विशेषता है। अगर w घोल में विलेय के द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) का प्रतिनिधित्व करता है, और विलेय के पृथक्करण को मानते हुए, दाढ़ द्रव्यमान द्वारा दिया जाता है

$M={{wK_{\text{b}}} \over {\Delta T}}.\$

यह भी देखें

• मोल मैप (रसायन विज्ञान)

बाहरी संबंध

• HTML5 Molar Mass Calculator Archived 2017-04-25 at the Wayback Machine web and mobile application.
• Online Molar Mass Calculator with the uncertainty of M and all the calculations shown
• Molar Mass Calculator Online Molar Mass and Elemental Composition Calculator
• Stoichiometry Add-In for Microsoft Excel Archived 2011-05-11 at the Wayback Machine for calculation of molecular weights, reaction coefficients and stoichiometry. It includes both average atomic weights and isotopic weights.
• Molar mass: chemistry second-level course.