Масса атомов и молекул. Атомно-молекулярное учение
Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль.
Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов). Обозначается n, измеряется в моль. Моль - количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.
Число Авогадро ди Кваренья (NA). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же и равно 6,02 1023. (Постоянная Авогадро имеет размерность - моль-1).
Сколько молекул содержится в 6,4 г серы?
Молекулярная масса серы равна 32 г /моль. Определяем количество г/моль вещества в 6,4 г серы:
n(s) = m(s) / M(s) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль
Определим число структурных единиц (молекул), используя постоянную Авогадро NA N(s) = n(s) NA = 0,2 6,02 1023 = 1,2 1023
Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается M).
Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.
Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, однако первая величина имеет размерность г/моль, а вторая - безразмерная.
M = NA m(1 молекула) = NA Mr 1 а.е.м. = (NA 1 а.е.м.) Mr = Mr
Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а.е.м. (SO3), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г) Например, уравнение реакции: 2Na + Cl2 --> 2NaCl, означает, что два атома натрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора.
Закон сохранения массы веществ.
(М.В.Ломоносов, 1748 г.; А.Лавуазье, 1789 г.)
Масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.
Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: в результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка (т.е. химическое превращение- это процесс разрыва одних связей между атомами и образование других, в результате чего из молекул исходных веществ получаются молекулы продуктов реакции). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным, то их общая масса также изменяться не должна. Под массой понимали величину, характеризующую количество материи.
В начале 20 века формулировка закона сохранения массы подверглась пересмотру в связи с появлением теории относительности (А.Эйнштейн, 1905 г.), согласно которой масса тела зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и ее движение. Полученная телом энергия DE связана с увеличением его массы Dm соотношением DE = Dm c2 , где с - скорость света. Это соотношение не используется в химических реакциях, т.к. 1 кДж энергии соответствует изменению массы на ~10-11 г и Dm практически не может быть измерено. В ядерных реакциях, где DЕ в ~106 раз больше, чем в химических реакциях, Dm следует учитывать.
Исходя из закона сохранения массы, можно составлять уравнения химических реакций и по ним производить расчеты. Он является основой количественного химического анализа.
Составление химических уравнений.
Включает три этапа:
1. Запись формул веществ, вступивших в реакцию (слева) и продуктов реакции (справа), соединив их по смыслу знаками "+" и "-->" :
HgO --> Hg + O2
2. Подбор коэффициентов для каждого вещества так, чтобы количество атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения было одинаково:
2HgO --> 2Hg + O2
3. Проверка числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.
Расчеты по химическим уравнениям.
Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. В реальных химических процессах из-за неполного протекания реакций и потерь масса продуктов обычно меньше теоретически рассчитаной. Выходом реакции (h) называют отношение реальной массы продукта (mp) к теоретически возможной (mт), выраженное в долях единицы или в процентах.
h= (mp / mт) 100%
Если в условиях задач выход продуктов реакции не указан, его в расчетах принимают за 100% (количественный выход).
Другое по теме
Основные направления (тенденции) современной радиотехники проникновение идей радиотехники в медицину
Не
так давно исполнилось 100 лет со дня первого в мире применения электромагнитных
волн в практических целях. 6 февраля 1900 года русский физик, изобретатель
радио Александр Попов, узнав о несчастье - 27 рыбаков было унесено в Балтийское
море на оторванной льдине, - дал на 50-километровое расстояние радиодепешу на
остр...
Форма и вращение астероидов
Астероиды
так малы, что сила тяжести на них ничтожна. Она не в состоянии придать им форму
шара, какую придает планетам и их большим спутникам, сминая и утрамбовывая их
вещество. Большую роль при этом играет явление текучести. Высокие горы на Земле
у подошвы "расползаются", так как прочность пород оказывается...
^ Абсолютная молекулярная масса – масса молекулы , выраженная в единицах массы: г, кг . Она обозначается m M (Х), где Х – формула вещества. Например, масса молекулы кислорода равна
M M (О 2) = 53,2 · 10 -24 г = 53,2 · 10 -27 кг.
^ О
Тносительная молекулярная масса
– это отношение массы молекулы
вещества к массы атома
изотопа углерода
с массовым числом 12(
). Она обозначается Mr(Х), где Х – формула вещества.
.
Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы больше массы атома углерода.
Например, масса молекулы воды m M (H 2 O) = 28,95 · 10 -24 г.
Относительная молекулярная масса молекулы воды Н 2 О равна отношению массы молекулы Н 2 О к величине атомной единицы массы:
,
Mr(H 2 O) = 18. Масса молекулы воды в 18 раз больше, чем массы атома углерода.
Молекула состоит из атомов.
Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы.
Например, относительная молекулярная масса воды равна сумме относительных атомних масс водорода и кислорода:
Ключевые слова и термины
^ Обратите внимание!
1) что равно чему
Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы .
Контрольные вопросы
Что называется абсолютной молекулярной массой?
Что называется относительной молекулярной массой?
Что показывает относительная молекулярная масса?
Чему равна относительная молекулярная масса?
Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ:
Г) Fe 2 (SO 4) 3 ;
Д)Ca 3 (PO 4) 2 ;
И) Al(OH) 3 .
§ 7. Моль. Молярная масса
Вещество характеризуется массой (m), измеряемой в кг (г, мг), объемом (V), измеряемым в м 3 (л, мл), и числом содержащихся в нем частиц. Химики используют для расчетов физическую величину – количество вещества.
^ Количество вещества – это число структурных частиц (молекул, атомов, ионов и других) данного вещества .
Количество вещества обозначается (Х) (υ – читаем «ню»), или n(Х) (n – читаем «эн»), где Х – формула частицы.
Единицей измерения количества вещества является моль.
^ Моль – количество вещества, которое содержит столько частиц (атомов, молекул и других частиц), сколько содержится атомов в углероде массой 12 г .
Рассчитаем, сколько атомов углерода содержится в углероде массой 12 г. Для этого разделим массу 12 г на массу одного атома углерода, равную 19,93 · 10 -24 г.
12 г/моль: 19,93 · 10 -24 г = 6,02 · 10 23 1/моль.
Число 6,02 · 10 23 моль -1 называют постоянной Авогадро и обозначают N A . Постоянная Авогадро N A показывает число структурных частиц в 1 моль вещества.
^ Моль – это количество вещества, которое содержит 6,02 · 10 23 структурных частиц (атомов, молекул, ионов или других).
Рисунок 4
1 моль воды Н 2 О содержит 6,02 · 10 23 молекул воды;
1 моль молекул кислорода О 2 содержит 6,02 · 10 23 молекул кислорода О 2 ;
1 моль ионов SO 4 2- содержит 6,02 · 10 23 ионов SO 4 2- ;
1 моль атомов углерода С содержит 6,02 · 10 23 атомов углерода;
1 моль молекул СО 2 содержит 6,02 · 10 23 молекул СО 2 (рис. 5)
О 2 СО 2
О 2 О 2 СО 2 СО 2
Рисунок 5
Масса 1 моль, или 6,02 · 10 23 молекул, называется молярной массой вещества , масса 6,02 · 10 23 атомов – молярной массой элемента, масса 6,02 · 10 23 ионов – молярной массой ионов .
Молярная масса – это отношение массы вещества m(X) к его количеству υ(Х).
Масса вещества m измеряется в килограммах (или граммах), количество вещества υ измеряется в молях. Молярная масса вещества М выражается в килограммах на моль (кг/моль) или в граммах на моль (г/моль).
Молярная масса атомов численно равна относительной атомной массе элемента, а молярная масса молекул – относительной молекулярной массе вещества (табл. 5).
Например:
масса 1 моль атомов углерода равна 12 г/моль;
молярная масса NaOH равна 40 г/моль;
масса 1 моль атомов железа равна 56 г/моль
Рисунок 6
Таблица 5 - Числовое значение молярных масс некоторых веществ
^ Количество вещества (υ(Х), n(Х)) можно рассчитать, если известны масса вещества и его молярная масса .
Пример1. Какое количество вещества содержится в 54 г воды?
M
Решение:
М(Н 2 О) = 1 · 2 + 16 = 18 г/моль,
М(Н) = 1 г/моль, М(О) = 16 г/моль,
.
(Н 2 О) = 54 г
υ( Н 2 О) = ?
Ответ: Вода массой 54 г содержит 3 моль воды.
Массу вещества рассчитывают, если известны количество и его молярная масса.
Пример 2. Определить массу 5 моль KI
Д
Решение:
1) М(К) = 39 г/моль, М(I) = 127 г/моль,
М(KI) = 39 + 127 = 166 г/моль;
2) m(KI) = υ(KI) · М(KI) = 5 моль · 166 г/моль = 830 г.
ано:
Ответ: Масса 5 моль KI равна 830 г.
^ Массу одного атома или одной молекулы вещества можно рассчитать, разделив его молярную массу на число Авогадро.
Пример 3. Чему равна масса молекулы хлора Cl 2 ?
Д
Решение:
2) m М (Cl 2) =
М(Cl) = 35,5 г/моль, М(Cl 2) = 2 · 35,5 = 71 г/моль;
N A = 6,02 · 10 23 моль -1
m М (Cl 2) = ?
Ответ: Масса молекулы хлора равна 11,79 · 10 -23 г.
Число (количество) структурных частиц N(X) данного вещества рассчитывается по формуле
Пример 4. Сколько молекул содержится в 0,3 моль азота?
Д
Решение:
N A = 6,02 · 10 23 моль -1 ,
N(N 2) = υ(N 2) · N A = 0,3 моль · 6,02 · 10 23 моль -1 = 1,8 · 10 23 .
ано:
υ(N 2) = 0,3 моль
Ответ: В 0,3 моль азота содержится 1,8 · 10 23 молекул.
Пример 5. Сколько атомов азота содержится в 0,3 моль азота?
Д
Решение:
N(N) = υ(N) · N A .
1 моль молекул N 2 содержит 2 моль атомов азота N, отсюда
υ(N) = 2υ(N 2) = 2 · 0,3 моль = 0,6 моль.
N(N) = 0,6 моль · 6,02 · 10 23 моль -1 = 36,12 · 10 22 .
ано:
υ(N 2) = 0,3 моль
Ответ: В 0,3 моль азота содержится 36,12 · 10 22 атомов азота.
Пример 6. Какая масса аммиака NH 3 содержит столько молекул, сколько их содержится в воде Н 2 О массой 54 г?
Д
Решение:
1) М(H 2 O) = 18 г/моль, М(NH 3) = 17 г/моль;
2) ;
3) υ(NH 3) = υ(H 2 O) = 3 моль;
4) m(NH 3) = υ(NH 3) · М(NH 3) = 3 моль · 17 г/моль = 51 г.
ано:
m(H 2 O) = 54г
υ(NH 3) = υ(H 2 O)
Ответ: Аммиак массой 51 г содержит столько молекул, сколько их содержится в воде массой 54 г.
Ключевые слова и термины
Русские | Английские | Французские | Арабские |
измерять | to measure | mesurer | يقيس |
Ион | ion | ion | أيون |
количество | quantity | quantite | كمية |
Моль | mole | mole | مول |
постоянная | constant | constant | ثابت؛دائم؛مستمر |
разделить | to divide | diviser, separer | يقسم |
формула химическая | chemical formula | formule chimique | قانون؛ |
число | number | nombre | رقم ؛عدد |
^ Обратите внимание!
1) что содержит что
Моль содержит 6,02 · 10 23 частиц.
2) столько…, сколько
Моль содержит столько частиц, сколько содержится атомов в углероде массой 12 г.
3) что выражается в чем
Молярная масса вещества выражается в граммах на моль (г/моль).
Контрольные вопросы
Что такое количество вещества?
В каких единицах выражают количество вещества?
Что такое моль?
Что показывает постоянная Авогадро?
Что называется молярной массой? В каких единицах выражают молярную массу?
Как рассчитывается: а) молярная масса; б) количество вещества;
Молекул?
Задания для самостоятельной работы
1. Рассчитайте молярные массы веществ: а)I 2 , б) O 3 , в) P 2 O 5 , г) HCl,
Д) Cl 2 , е) H 3 PO 4 , ж) NH 4 NO 3 , з) Mg(NO 3) 2 .
2. Какое количество вещества содержится: а) в серной кислоте H 2 SO 4
Массой 9,8 г; б) в КОН массой 11,2 г; в) в железе массой 0,56 г?
3. Рассчитайте массу: а) молекулярного водорода Н 2 количеством
Вещества 2 моль; б) атомарного кислорода количеством вещества
3 моль; в) воды количеством вещества 0,3 моль.
4. Рассчитайте массу молекул: а) О 3 , б) О 2 , в) H 2 SO 4 .
5. Сколько молекул содержится: а) в аммиаке NH 3 массой 3,4 г; б) в
Водороде Н 2 массой 4 г; в) в серной кислоте H 2 SO 4 массой 49 г?
6. Сколько атомов всех элементов содержится: а) в аммиаке NH 3
Массой 3,4 г; б) в водороде Н 2 массой 4 г; в) в серной кислоте H 2 SO 4
Массой 49 г?
7. Какая масса хлороводорода HCl содержит столько молекул, сколько
Их в воде массой 49 г?
8. Какая масса водорода Н 2 содержит столько атомов, сколько их в
Сере S массой 6,4 г?
§ 8. Химические формулы. Массовая доля вещества.
Расчеты по химическим формулам
Состав вещества выражают с помощью химических формул.
^ Химическая формула – это условная запись состава вещества с помощью химических символов и (если нужно) индексов.
Читаем: «пять-аш-два-о».
Обозначает: пять молекул воды.
индекс
(показывает количество атомов данного элемента в молекуле)
коэффициент (показывает количество молекул)
Химическая формула показывает:
Качественный состав (из каких элементов состоит вещество);
Количественный состав (сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы);
Одну молекулу вещества .
Например, формула H 2 SO 4 (аш-два-эс-о-четыре) показывает:
молекула серной кислоты состоит из атомов водорода, серы и кислорода;
молекула содержит два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода;
одну молекулу серной кислоты;
H 2 SO 4 – это сложное вещество, потому что состоит из атомов разных химических элементов.
Формула О 3 (о-три) показывает:
молекула озона состоит из атомов кислорода;
в состав молекулы входят три атома кислорода;
одну молекулу озона;
О 3 – это простое вещество, потому что состоит из атомов одного элемента.
По химической формуле можно вычислить :
относительную молекулярную массу вещества;
массовую долю каждого элемента в веществе (в долях единицы или в процентах).
Массовая доля вещества – это отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы .
где ω(Х) (ω – читаем «омега») – массовая доля вещества Х; m(Х) – масса вещества Х; m – масса всей системы.
^ Массовая доля элемента – это отношение суммарной атомной массы элемента к относительной молекулярной массе .
где n – число атомов элемента; Ar – относительная атомная масса элемента;
Mr – относительная молекулярная масса.
Массовая доля выражается в долях единицы или в процентах.
Пример 1. Вычислите относительную молекулярную массу карбоната кальция СаСО 3 . Определите массовую долю каждого элемента в СаСО 3 .
Д
Решение:
Mr(CaCO 3) = 40 + 12 + 3 · 16 =100
Ar(Ca) = 40, Ar(O) = 16, Ar(С) = 12
ано:
ω
или 40 %;
(Са) = ?
или 12 %;
или 48 %.
Ответ: Mr(CaCO 3) = 100; массовая доля кальция 0,4; углерода – 0,12;
Кислорода – 0,48.
Ключевые слова и термины
Русские | Английские | Французские | Арабские |
вычислить | to calculate | calculer | يحسب؛يعد |
Доля | part, portion | part, partie | جزء |
качественный | qualitative | qualificatif | نوعي؛ذو علاقة بالنوع |
количественный | quantitative | quantitatif | كمي؛مقداري |
массовый | mass | masse | كتلي |
определение | definition | definition | تعريف؛تحديد |
процентный | percentage | pourcentage | نسبة مئوية |
система | system | systeme | نظام |
формула | formula | formule | قانون؛ |
^ Обратите внимание!
1) что выражают (изображают) с помощью чего
Состав вещества изображают с помощью химических
формул .
2) что показывает что
Химическая формула показывает состав молекулы .
3) что содержит что
Молекула содержит два атома водорода, один атом серы и
четыре атома кислорода.
4) в состав чего входит что
В состав молекулы входят три атома кислорода.
5) по чему (дательный падеж) можно + инфинитив + что
По химической формуле можно вычислить относительную
молекулярную массу.
Контрольные вопросы
Что называется химической формулой?
Что показывает: а) химическая формула; б) индекс;
Что такое массовая доля?
Задания для самостоятельной работы
1. Напишите формулы:
Натрий – два – о
Калий – два – эс
Аш – эн – о – три
Аш – два – эс – о – четыре
Алюминий – два – эс – о – четыре – трижды
Ферум – о – аш – трижды
Цинк – о – аш – дважды
Марганец – о
2. Прочитайте и запишите название формул:
P 2 O 5
BaSO 4
3. Напишите формулы веществ, в которых содержится: а) один атом
Серы и три атома кислорода; б) два атома натрия и один атом серы;
В) два атома водорода, один атом серы и три атома кислорода;
Г) один атом свинца, два атома азота и шесть атомов кислорода;
Д) один атом кальция и два атома хлора.
4. Обозначьте химическими символами или формулами: а) два атома
Серы; б) три атома азота; в) семь молекул воды; г) один атом хлора;
Д) пять атомов меди; е) три молекулы серной кислоты.
5. Вычислите относительные молекулярные массы веществ: а) H 3 AsO 4 ;
Б) MgCl 2 ; в) Fe 2 (SO 4) 3 ; г) Al 2 O 3 ; д) Ca 3 (PO 4) 2 . Определите массовую
Долю каждого элемента в этих веществах.
Массы атомов и молекул очень малы, поэтому в качестве единицы измерения удобно выбрать массу одного из атомов и выражать массы остальных атомов относительно нее. Именно так и поступал основоположник атомной теории Дальтон, который составил таблицу атомных масс, приняв массу атома водорода за единицу.
До 1961 года в физике за атомную единицу массы (а.е.м. сокращенно) принимали 1/16 массы атома кислорода 16 О, а в химии - 1/16 средней атомной массы природного кислорода, который является смесью трех изотопов. Химическая единица массы была на 0,03% больше, чем физическая.
В настоящее время за в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной единицы атомной массы выбрана 1/12 часть массы атома углерода 12 С.
1 а.е.м. = 1/12 m(12 С) = 1,66057×10 -27 кг = 1,66057×10 -24 г.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительная атомная масса элемента (A r) - это безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома 12 С.
При расчете относительной атомной массы учитывается распространенность изотопов элементов в земной коре. Например, хлор имеет два изотопа 35 Сl (75,5%) и 37 Сl (24,5%).Относительная атомная масса хлора равна:
A r (Cl) = (0,755×m(35 Сl) + 0,245×m(37 Сl)) / (1/12×m(12 С) = 35,5.
Из определения относительной атомной массы следует, что средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:
m(Cl) = 35,5 ×1,66057×10 -24 = 5,89×10 -23 г.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | В каком из указанных веществ массовая доля элемента кислорода больше: а) в оксиде цинка (ZnO); б) в оксиде магния (MgO)? |
Решение |
Найдем молекулярную массу оксида цинка: Mr (ZnO) = Ar(Zn) + Ar(O); Mr (ZnO) = 65+ 16 = 81. Известно, что M = Mr, значит M(ZnO) = 81 г/моль. Тогда массовая доля кислорода в оксиде цинка будет равна: ω (O) = Ar (O) / M (ZnO) × 100%; ω (O) = 16 / 81 × 100% = 19,75%. Найдем молекулярную массу оксида магния: Mr (MgO) = Ar(Mg) + Ar(O); Mr (MgO) = 24+ 16 = 40. Известно, что M = Mr, значит M(MgO) = 60 г/моль. Тогда массовая доля кислорода в оксиде магния будет равна: ω (O) = Ar (O) / M (MgO) × 100%; ω (O) = 16 / 40 × 100% = 40%. Таким образом, массовая доля кислорода больше в оксиде магния, поскольку 40 > 19,75. |
Ответ | Массовая доля кислорода больше в оксиде магния. |
ПРИМЕР 2
Задание | В каком из указанных соединений массовая доля металла больше: а) в оксиде алюминия (Al 2 O 3); б) в оксиде железа (Fe 2 O 3)? |
Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Рассчитаем массовую долю каждого элемента кислорода в каждом из предложенных соединений (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел). Найдем молекулярную массу оксида алюминия: Mr (Al 2 O 3) = 2×Ar(Al) + 3×Ar(O); Mr (Al 2 O 3) = 2×27 + 3×16 = 54 + 48 = 102. Известно, что M = Mr, значит M(Al 2 O 3) = 102 г/моль. Тогда массовая доля алюминия в оксиде будет равна: ω (Al) = 2×Ar(Al) / M (Al 2 O 3) × 100%; ω (Al) = 2×27 / 102 × 100% = 54 / 102 × 100% = 52,94%. Найдем молекулярную массу оксида железа (III): Mr (Fe 2 O 3) = 2×Ar(Fe) + 3×Ar(O); Mr (Fe 2 O 3) = 2×56+ 3×16 = 112 + 48 = 160. Известно, что M = Mr, значит M(Fe 2 O 3) = 160 г/моль. Тогда массовая доля железа в оксиде будет равна: ω (O) = 3×Ar (O) / M (Fe 2 O 3) × 100%; ω (O) = 3×16 / 160 × 100% = 48 / 160× 100% = 30%. Таким образом, массовая доля металла больше в оксиде алюминия, поскольку 52,94 > 30. |
Ответ | Массовая доля металла больше в оксиде алюминия. |
Атомы имеют очень маленький размер и очень маленькую массу. Если выражать массу атома какого-нибудь химического элемента в граммах, то это будет число перед которым находится более двадцати нулей после запятой. Поэтому измерять массу атомов в граммах неудобно.
Однако, если принять какую-либо очень малую массу за единицу, то все остальные малые массы можно выражать как отношение к этой единицы. В качестве единицы измерения массы атома была выбрана 1/12 часть массы атома углерода.
1/12 часть массы атома углерода называют атомной единицей массы (а. е. м.).
Относительной атомной массой является величина, равная отношению реальной массы атома конкретного химического элемента к 1/12 реальной массы атома углерода. Это безразмерная величина, так как делятся две массы.
A r = m ат. / (1/12)m угл.
Однако абсолютная атомная масса равна относительной по значению и имеет единицу измерения а.е.м.
То есть относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса конкретного атома больше 1/12 атома углерода. Если у атома A r = 12, значит его масса в 12 раз больше 1/12 массы атома углерода, или, другими словами, в нем 12 атомных единиц массы. Такое может быть только у самого углерода (C). У атома водорода (H) A r = 1. Это значит, что его масса равна массе 1/12 части от массы атома углерода. У кислорода (O) относительная атомная масса равна 16 а.е.м. Это значит, что атом кислорода в 16 раз массивнее 1/12 атома углерода, в нем 16 атомных единиц массы.
Самый легкий элемент - это водород. Его масса примерно равна 1 а.е.м. У самых тяжелых атомов масса приближается к 300 а.е.м.
Обычно для каждого химического элемента его значение абсолютной массы атомов, выраженных через а. е. м. округляют.
Значение атомных единиц массы записаны в таблице Менделеева.
Для молекул используется понятие относительной молекулярной массы (M r) . Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома углерода. Но поскольку масса молекулы равна сумме масс составляющих ее атомов, то относительную молекулярную массу можно найти, просто сложив относительные массы этих атомом. Например, в молекулу воды (H 2 O) входят два атома водорода с A r = 1 и один атом кислорода с A r = 16. Следовательно, Mr(Н 2 O) = 18.
Ряд веществ имеет немолекулярное строение, например металлы. В таком случае их относительную молекулярную массу считают равной их относительной атомной массе.
В химии важным является величина, которая называется массовая доля химического элемента в молекуле или веществе. Она показывает, какая часть относительной молекулярной массы приходится на данный элемент. Например, в воде на водород приходится 2 доли (так как два атома), а на кислород 16. То есть, если смешать водород массой 1 кг и кислород массой 8 кг, то они прореагируют без остатка. Массовая доля водорода равна 2/18 = 1/9, а массовая доля кислорода 16/18 = 8/9.
Одним из фундаментальных свойств атомов, является их масса. Абсолютная (истинная) масса атома – величина чрезвычайно малая. Взвесить атомы на весах невозможно, поскольку таких точных весов не существует. Их массы были определены с помощью расчетов.
Например, масса одного атома водорода равна 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 грамма! Масса атома урана – одного из самых тяжелых атомов, составляет приблизительно 0,000 000 000 000 000 000 000 4 грамма.
Точное значение массы атома урана – 3,952 ∙ 10−22 г, а атома водорода, самого легкого среди всех атомов, – 1,673 ∙ 10−24 г.
Производить расчеты с малыми числами неудобно. Поэтому вместо абсолютных масс атомов используют их относительные массы.
Относительная атомная масса
О массе любого атома можно судить, сравнивая ее с массой другого атома (находить отношение их масс). С момента определения относительных атомных масс элементов использовались различные атомы в качестве сравнения. Своеобразными эталонами для сравнения в свое время были атомы водорода и кислорода.
Единая шкала относительных атомных масс и новая единица атомной массы, принята Международным съездом физиков (1960) и унифицирована Международным съездом химиков (1961).
По сегодняшний день эталоном для сравнения является 1/12 часть массы атома углерода. Данное значение называют атомной единицей массы, сокращенно а.е.м
Атомная единица массы (а.е.м.) – масса 1/12 части атома углерода
Сравним, во сколько раз отличается абсолютная масса атома водорода и урана от 1 а.е.м., для этого разделим эти числа одно на другое:
Полученные при расчетах значения и являются относительными атомными массами элементов – относительно 1/12 массы атома углерода.
Так, относительная атомная масса водорода приблизительно равна 1, а урана – 238. Обратите внимание, что относительная атомная масса не имеет единиц измерения, так как при делении единицы измерения абсолютных масс (граммы) сокращаются.
Относительные атомные массы всех элементов указаны в Периодической Системе химических элементов Д.И. Менделеева. Символ, при помощи которого обозначают относительную атомную массу – Аr (буква r – сокращение от слова relative, что означает относительный).
Значения относительных атомных масс элементов используются во многих расчетах. Как правило, значения, приведенные в Периодической Системе, округляются до целых чисел. Обратите внимание, что элементы в Периодической Системе размещены в порядке увеличения относительных атомных масс.
Например, при помощи Периодической Системы определим относительные атомные массы ряда элементов:
Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31.
Относительную атомную массу хлора принято записывать равной 35,5!
Ar(Сl) = 35,5
- Относительные атомные массы пропорциональны абсолютным массам атомов
- Эталоном для определения относительной атомной массы является 1/12 часть массы атома углерода
- 1 а.е.м. = 1,662 ∙ 10−24 г
- Относительную атомную массу обозначают Ar
- Для расчетов значения относительных атомных масс округляют до целых, исключение – хлор, для которого Ar = 35,5
- Относительная атомная масса не имеет единиц измерения