Aatomite ja molekulide mass. Aatomi-molekulaarteadus
Molekuli absoluutmass võrdub suhtelise molekulmassi korrutisega amu. Aatomite ja molekulide arv tavalistes ainete proovides on väga suur, seetõttu kasutatakse aine koguse iseloomustamisel spetsiaalset mõõtühikut - mooli.
Aine kogus, mol. Tähendab teatud arvu struktuurielemente (molekulid, aatomid, ioonid). Tähistatakse n-ga ja mõõdetakse moolides. Mool on aine kogus, mis sisaldab nii palju osakesi, kui on aatomeid 12 g süsinikus.
Avogadro di Quaregna number (NA). Osakeste arv 1 mooli mis tahes aines on sama ja võrdub 6,02 1023. (Avogadro konstandi mõõde on mol-1).
Mitu molekuli on 6,4 g väävlis?
Väävli molekulmass on 32 g/mol. Määrame aine koguse g/mol 6,4 g väävlis:
n(s) = m(s) / M(s) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol
Määrame arvu struktuuriüksused(molekulid), kasutades Avogadro konstanti NA N(s) = n(s) NA = 0,2 6,02 1023 = 1,2 1023
Molaarmass näitab 1 mooli aine massi (tähis on M).
Aine molaarmass on võrdne aine massi ja aine vastava koguse suhtega.
Aine molaarmass on arvuliselt võrdne selle suhtelise molekulmassiga, kuid esimene suurus on g/mol ja teine on dimensioonitu.
M = NA m(1 molekul) = NA Mr 1 amu = (NA 1 amu) Mr = Mr
See tähendab, et kui teatud molekuli mass on näiteks 80 amu. (SO3), siis ühe molekuli mooli mass võrdub 80 g Avogadro konstant on proportsionaalsuskoefitsient, mis tagab ülemineku molekulaarsuhetelt molaarsetele. Kõik väited molekulide kohta kehtivad moolide kohta (vajadusel asendades amu g-ga). Näiteks reaktsioonivõrrand: 2Na + Cl2 --> 2NaCl tähendab, et kaks naatriumi aatomit reageerivad ühe kloorimolekuliga või , mis on sama asi, kaks mooli naatriumi reageerivad ühe mooli klooriga.
Ainete massi jäävuse seadus.
(M.V. Lomonosov, 1748; A. Lavoisier, 1789)
Kõigi keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass on võrdne kõigi reaktsioonisaaduste massiga.
Aatom-molekulaarteooria seletab seda seadust järgmiselt: selle tulemusena keemilised reaktsioonid aatomid ei kao ega ilmu, vaid toimub nende ümberpaigutamine (st keemiline muundumine on aatomitevaheliste ühtede sidemete katkemise ja teiste moodustumise protsess, mille tulemusena saadakse lähteainete molekulidest reaktsiooniproduktide molekulid). Kuna aatomite arv enne ja pärast reaktsiooni jääb muutumatuks, siis nende kogukaal ei tohiks samuti muutuda. Massi all mõisteti aine hulka iseloomustavat suurust.
20. sajandi alguses vaadati üle massi jäävuse seaduse sõnastus seoses relatiivsusteooria tulekuga (A. Einstein, 1905), mille kohaselt keha mass sõltub selle kiirusest ja kiirusest , seega ei iseloomusta mitte ainult aine hulka, vaid ka selle liikumist. Keha poolt vastuvõetav energia DE on seotud selle massi suurenemisega Dm seosega DE = Dm c2, kus c on valguse kiirus. Seda suhet keemilistes reaktsioonides ei kasutata, kuna 1 kJ energia vastab massimuutusele ~10-11 g ja Dm praktiliselt mõõta ei saa. Tuumareaktsioonides, kus DE on ~106 korda suurem kui keemilistes reaktsioonides, tuleks arvestada Dm-ga.
Massi jäävuse seadusest lähtuvalt on võimalik koostada keemiliste reaktsioonide võrrandeid ja teha nende abil arvutusi. See on kvantitatiivse keemilise analüüsi alus.
Keemiliste võrrandite kirjutamine.
Sisaldab kolme etappi:
1. Kirjutage üles reaktsioonis osalenud ainete (vasakul) ja reaktsioonisaaduste (paremal) valemid, ühendades need tähenduses märkide "+" ja "-->" abil:
HgO --> Hg + O2
2. Iga aine koefitsientide valimine nii, et iga elemendi aatomite arv võrrandi vasakul ja paremal küljel oleks sama:
2HgO --> 2Hg + O2
3. Iga elemendi aatomite arvu kontrollimine vasakul ja õiged osad võrrandid
Arvutused vastavalt keemilised võrrandid.
Keemiliste võrrandite abil tehtavad arvutused (stöhhiomeetrilised arvutused) põhinevad ainete massi jäävuse seadusel. Reaalsetes keemilistes protsessides on mittetäielike reaktsioonide ja kadude tõttu toodete mass tavaliselt väiksem kui teoreetiliselt arvutatud. Reaktsiooni saagis (h) on toote tegeliku massi (mp) ja teoreetiliselt võimaliku massi (mt) suhe, väljendatuna ühiku murdosades või protsentides.
h = (mp / mt) 100%
Kui reaktsioonisaaduste saagis ei ole probleemtingimustes määratud, võetakse see arvutustes 100% (kvantitatiivne saagis).
Muud teemal
Kaasaegse raadiotehnika põhisuunad (suundumused); raadiotehnika ideede tungimine meditsiini.
Mitte kaua aega tagasi möödus 100 aastat sellest, kui maailmas esmakordselt kasutati elektromagnetlaineid praktilistel eesmärkidel. 6. veebruaril 1900 saatis Vene füüsik ja raadio leiutaja Aleksandr Popov, saades teada ebaõnnest - 27 kalurit kanti purunenud jäälaval Läänemerre - raadiosaatja 50 kilomeetri kaugusel asuvale saarele...
Asteroidide kuju ja pöörlemine
Asteroidid on nii väikesed, et neile mõjuv gravitatsioonijõud on tühine. See ei suuda anda neile palli kuju, mille ta annab planeetidele ja nende suurtele satelliitidele, purustades ja tihendades nende ainet. Sujuvuse fenomen mängib siin suurt rolli. Kõrged mäed Maal hiilivad nad põhjas lahku, kuna kivimite tugevus osutub...
^ Absoluutne molekulmass – molekulmass , väljendatud keeles massiühikud: g, kg . Seda tähistatakse m M (X), kus X on aine valem. Näiteks hapniku molekuli mass on
M M (O 2) = 53,2 · 10 -24 g = 53,2 · 10 -27 kg.
^O
Suhteline molekulmass on molekulmassi suhe
aineid aatommass
isotoop süsinik
massinumbriga 12(
). Seda tähistatakse Mr(X), kus X on aine valem.
.
Suhteline molekulmass näitab, mitu korda on molekuli mass suurem süsinikuaatomi mass. Näiteks veemolekuli mass m M (H 2 O) = 28,95 10 -24 g.
Veemolekuli H 2 O suhteline molekulmass on võrdne H 2 O molekuli massi ja aatommassiühiku väärtuse suhtega:
,
Mr(H 2 O) = 18. Vee molekuli mass on 18 korda suurem kui süsinikuaatomi mass.
Molekul koosneb aatomitest.
Suhteline molekulmass võrdne molekuli moodustavate elementide suhteliste aatommasside summaga.
Näiteks on vee suhteline molekulmass võrdne vesiniku ja hapniku suhteliste aatommasside summaga:
Võtmesõnad ja terminid
^ Märge!
1) Mida võrdub miks
Suhteline molekulmass võrdne molekuli moodustavate elementide suhteliste aatommasside summa.
Kontrollküsimused
Mis on absoluutne molekulmass?
Mis on suhteline molekulmass?
Mida näitab suhteline molekulmass?
Mis on suhteline molekulmass?
Arvutage ainete suhtelised molekulmassid:
D) Fe2(SO4)3;
D) Ca3(PO4)2;
I) Al(OH) 3.
§ 7. Mol. Molaarmass
Aine iseloomustab mass (m), mõõdetuna kg (g, mg), maht (V), mõõdetuna m 3 (l, ml) ja selles sisalduvate osakeste arv. Keemikud kasutavad arvutusteks füüsikalist suurust – aine kogust.
^ Aine kogus - See struktuursete osakeste arv (molekulid, aatomid, ioonid ja teised) sellest ainest .
Aine kogus on näidatud (Х) (υ – loeme “nu”) või n(Х) (n – loeme “en”), kus Х on osakese valem.
Aine koguse mõõtühikuks on mool.
^ Mutt – aine kogus, mis sisaldab nii palju osakesi (aatomid, molekulid ja muud osakesed), Mitu aatomit on süsinikus, mis kaalub 12 g? .
Arvutame, mitu süsinikuaatomit sisaldab 12 g kaaluv süsinik. Selleks jagame 12 g massi ühe süsinikuaatomi massiga, mis võrdub 19,93 10 -24 g.
12 g/mol: 19,93 · 10 -24 g = 6,02 · 10 23 1/mol.
Number 6.02 10 23 sünnimärk -1 helistas Avogadro konstant ja tähistatud N A. Avogadro konstant N A näitab struktuursete osakeste arvu aine 1 moolis.
^ Mutt on aine kogus, mis sisaldab 6,02 10 23 struktuurne osakesed (aatomid, molekulid, ioonid või muud).
Joonis 4
1 mool vett H 2 O sisaldab 6,02 · 10 23 veemolekuli;
1 mool O 2 hapniku molekule sisaldab 6,02 · 10 23 O 2 hapniku molekuli;
1 mool SO 4 2- ioone sisaldab 6,02 · 10 23 SO 4 2- iooni;
1 mool süsinikuaatomeid C sisaldab 6,02 · 10 23 süsinikuaatomit;
1 mool CO 2 molekule sisaldab 6,02 · 10 23 CO 2 molekuli (joonis 5)
O 2 CO 2
O 2 O 2 CO 2 CO 2
Joonis 5
mass 1 mol, või 6.02 10 23 molekulid, helistas aine molaarmass , mass 6,02 10 23 aatomid – elemendi molaarmass, mass 6,02 10 23 ioonid – ioonide molaarmass .
Molaarmass - see on suhtumine aine mass m(X) tema juurde suurus υ(X).
Aine massi m mõõdetakse kilogrammides (või grammides), aine kogust υ moolides. Aine M molaarmassi väljendatakse kilogrammides mooli kohta (kg/mol) või grammides mooli kohta (g/mol).
Aatomite molaarmass on arvuliselt võrdne elemendi suhtelise aatommassiga ja molekulide molaarmass on arvuliselt võrdne aine suhtelise molekulmassiga(Tabel 5).
Näiteks:
1 mooli süsinikuaatomite mass on 12 g/mol;
NaOH molaarmass on 40 g/mol;
1 mooli rauaaatomite mass on 56 g/mol
Joonis 6
Tabel 5 - Mõnede ainete molaarmasside arvväärtused
^ Aine kogus (υ(X), n(X)) saab arvutada, kui see on teada kaal ained ja nende molaarmass .
Näide 1. Kui suur kogus ainet sisaldub 54 g vees?
M
Lahendus:
M(H2O) = 1 2 + 16 = 18 g/mol,
M(H) = 1 g/mol, M(O) = 16 g/mol,
.
(H20) = 54 g
υ(H20) = ?
Vastus: 54 g kaaluv vesi sisaldab 3 mooli vett.
Mass ained arvutatakse, kui need on teada kogus ja tema molaarmass.
Näide 2. Määrake 5 mol KI mass
D
Lahendus:
1) M(K) = 39 g/mol, M(I) = 127 g/mol,
M(KI) = 39 + 127 = 166 g/mol;
2) m(KI) = υ(KI) M(KI) = 5 mol 166 g/mol = 830 g.
ano:
Vastus: 5 mol KI mass on 830 g.
^ Missaüks aatom või üks molekulid aineid saab arvutada selle jagamisel molaarmass Avogadro arvu järgi.
Näide 3. Kui suur on kloori molekuli Cl 2 mass?
D
Lahendus:
2) m M (Cl2) =
M(Cl) = 35,5 g/mol, M(Cl2) = 2 = 35,5 = 71 g/mol;
N A = 6,02 10 23 mol -1
m M (Cl2) = ?
Vastus: Kloori molekuli mass on 11,79 10 -23 g.
Struktuursete osakeste arv (arv) N(X) selle aine kogus arvutatakse valemiga
Näide 4. Mitu molekuli on 0,3 moolis lämmastikus?
D
Lahendus:
N A = 6,02 10 23 mol -1,
N(N 2) = υ(N 2) N A = 0,3 mol · 6,02 · 10 23 mol -1 = 1,8 · 10 23.
ano:
υ(N2) = 0,3 mol
Vastus: 0,3 mooli lämmastikku sisaldab 1,8 x 10 23 molekuli.
Näide 5. Mitu lämmastikuaatomit on 0,3 moolis lämmastikus?
D
Lahendus:
N(N) = υ(N) · N A.
1 mool N2 molekule sisaldab 2 mooli lämmastikuaatomeid N, seega
υ(N) = 2υ(N2) = 2 · 0,3 mol = 0,6 mol.
N(N) = 0,6 mol · 6,02 · 10 23 mol -1 = 36,12 · 10 22.
ano:
υ(N2) = 0,3 mol
Vastus: 0,3 mooli lämmastikku sisaldab 36,12 · 10 22 lämmastikuaatomit.
Näide 6. Millises massis ammoniaaki NH 3 sisaldab sama palju molekule kui vees H 2 O kaaluga 54 g?
D
Lahendus:
1) M(H20) = 18 g/mol, M(NH3) = 17 g/mol;
2)
;
3) υ(NH3) = υ(H20) = 3 mol;
4) m(NH3) = υ(NH3) M(NH3) = 3 mol 17 g/mol = 51 g.
ano:
m(H20) = 54 g
υ(NH 3) = υ(H 2 O)
Vastus: 51 g kaaluv ammoniaak sisaldab sama palju molekule, kui on 54 g kaaluvas vees.
Võtmesõnad ja terminid
venelased | Inglise | prantsuse keel | araabia keel |
mõõta | mõõta | mõõtja | يقيس |
Ja tema | ioon | ioon | أيون |
kogus | kogus | koguseliselt | كمية |
Sünnimärk | sünnimärk | sünnimärk | مول |
konstantne | konstantne | konstantne | ثابت؛دائم؛مستمر |
jagama | jagama | jagaja, eraldaja | يقسم |
keemiline valem | keemiline valem | valem chimique | قانون؛ |
number | number | nombre | رقم ؛عدد |
^ Märge!
1) Mida sisaldab Mida
Sünnimärk sisaldab 6.02 10 23 osakesed.
2) nii palju kui
Mool sisaldab sama palju osakesi, kui on aatomeid süsinikus, mis kaalub 12 g.
3) Mida väljendatakse mida
Aine molaarmass väljendatakse grammides mooli kohta (g/mol).
Kontrollküsimused
Mis on aine kogus?
Milliseid ühikuid kasutatakse aine koguse väljendamiseks?
Mis on mutt?
Mida näitab Avogadro pidev?
Mis on molaarmass? Millistes ühikutes väljendatakse molaarmassi?
Kuidas arvutatakse: a) molaarmass; b) aine kogus;
Molekulid?
Ülesanded iseseisvaks tööks
1. Arvutage ainete molaarmassid: a) I 2, b) O 3, c) P 2 O 5, d) HCl,
E) Cl2, f) H3PO4, g) NH4NO3, h) Mg(NO3)2.
2. Millises koguses ainet sisaldub: a) väävelhappes H 2 SO 4
Kaal 9,8 g; b) KOH-s kaaluga 11,2 g; c) rauas, mis kaalub 0,56 g?
3. Arvutage mass: a) molekulaarse vesiniku H 2 kogus
Ained 2 mol; b) aine aatomhapnikuhulk
3 mol; c) vesi ainekogusega 0,3 mol.
4. Arvutage molekulide mass: a) O 3, b) O 2, c) H 2 SO 4.
5. Mitu molekuli sisaldab: a) ammoniaak NH 3 massiga 3,4 g; b) sisse
Vesinik H 2 kaaluga 4 g; c) väävelhappes H 2 SO 4 kaaluga 49 g?
6. Mitu kõigi elementide aatomit sisaldub: a) ammoniaagis NH 3
Kaal 3,4 g; b) vesinikus H2 massiga 4 g; c) väävelhappes H2SO4
Kaal 49 g?
7. Millise massi vesinikkloriidi HCl sisaldab sama palju molekule kui
Need vees kaaluga 49 g?
8. Millises massis vesinikku H2 on nii palju aatomeid kui selles on
Sulphur S kaalub 6,4 g?
§ 8. Keemilised valemid. Aine massiosa.
Arvutused keemiliste valemite abil
Aine koostist väljendatakse keemiliste valemite abil.
^ Keemiline valem - see on tingimuslik aine koostise registreerimine keemiliste sümbolite abil ja (vajadusel) indeksid.
Loeme: "viis-tuhka-kaks-o."
Esindab: viit veemolekuli.
indeks
(näitab antud elemendi aatomite arvu molekulis)
koefitsient (näitab molekulide arvu)
Keemiline valem näitab:
Kvaliteetne koostis (mis elementidest aine koosneb);
Kvantitatiivne koostis (mitu aatomit iga elemendi molekul sisaldab);
Üks aine molekul .
Näiteks valem H 2 SO 4 (tuhk-kaks-es-o-neli) näitab:
väävelhappe molekul koosneb vesiniku, väävli ja hapniku aatomitest;
molekul sisaldab kahte vesinikuaatomit, ühte väävliaatomit ja nelja hapnikuaatomit;
üks väävelhappe molekul;
H 2 SO 4 on keeruline aine, kuna see koosneb erinevatest aatomitest keemilised elemendid.
Valem O 3 (o-kolm) näitab:
osooni molekul koosneb hapnikuaatomitest;
molekul sisaldab kolme hapnikuaatomit;
üks osooni molekul;
O 3 on lihtne aine, kuna see koosneb ühe elemendi aatomitest.
Kõrval keemiline valem Saab arvutama:
aine suhteline molekulmass;
aine iga elemendi massiosa (ühiku murdosades või protsentides).
Aine massiosa on suhtumine massid antud ained süsteemis kogu süsteemi mass .
kus ω(X) (ω – loe “oomega”) – aine X massiosa; m(X) – aine X mass; m on kogu süsteemi mass.
^ Elemendi massiosa on suhtumine elemendi kogu aatommass To suhteline molekulmass .
kus n on elemendi aatomite arv; Ar – suhteline aatommass element;
Mr – suhteline molekulmass.
Massiosa väljendatakse ühiku murdosades või protsentides.
Näide 1. Arvutage kaltsiumkarbonaadi CaCO 3 suhteline molekulmass. Määrake iga elemendi massiosa CaCO 3-s.
D
Lahendus:
Mr(CaCO 3) = 40 + 12 + 3 16 = 100
Ar(Ca) = 40, Ar(O) = 16, Ar(C) = 12
ano:
ω
või 40%;
(Ca) = ?
või 12%;
ehk 48%.
Vastus: Mr(CaCO 3) = 100; kaltsiumi massiosa 0,4; süsinik – 0,12;
hapnik – 0,48.
Võtmesõnad ja terminid
venelased | Inglise | prantsuse keel | araabia keel |
arvutama | arvutada | kalkulaator | يحسب؛يعد |
Jaga | osa, osa | osa, pidu | جزء |
kvalitatiivne | kvalitatiivne | kvalifikatsioon | نوعي؛ذو علاقة بالنوع |
kvantitatiivne | kvantitatiivne | kvantitatiivne | كمي؛مقداري |
mass | mass | mass | كتلي |
määratlus | määratlus | määratlus | تعريف؛تحديد |
protsentides | protsentides | valamise tsentraaž | نسبة مئوية |
süsteem | süsteem | systeme | نظام |
valem | valem | valem | قانون؛ |
^ Märge!
1) Mida väljendama (kujutama) Mille kasutamisega
Aine koostis on kujutatud kasutades keemiline
valemid.
2) Mida näitab Mida
Keemiline valem näitab molekuli koostis.
3) Mida sisaldab Mida
Molekul sisaldab kaks vesinikuaatomit, üks väävliaatom ja
neli hapnikuaatomit.
4) osa mida kaasatud Mida
osa molekulid kaasatud kolm hapnikuaatomit.
5) mille jaoks (datiivi kääne) võimalik + infinitiiv + Mida
Vastavalt keemilisele valemile saab arvutada sugulane
molekulmass.
Kontrollküsimused
Mis on keemiline valem?
Mida see näitab: a) keemiline valem; b) indeks;
Mis on massifraktsioon?
Ülesanded iseseisvaks tööks
1. Kirjutage valemid:
Naatrium - kaks - o
Kaalium - kaks - es
Tuhk - en - o - kolm
Tuhk - kaks - es - o - neli
Alumiinium – kaks – es – o – neli – kolm korda
Ferum - o - tuhk - kolm korda
Tsink - o - tuhk - kaks korda
Mangaan - o
2. Lugege ja kirjutage valemite nimed:
P2O5
BaSO4
3. Kirjutage valemid ainete kohta, mis sisaldavad: a) ühte aatomit
Väävel ja kolm hapnikuaatomit; b) kaks naatriumi aatomit ja üks väävliaatom;
B) kaks vesinikuaatomit, üks väävliaatom ja kolm hapnikuaatomit;
D) üks pliiaatom, kaks lämmastikuaatomit ja kuus hapnikuaatomit;
D) üks kaltsiumi- ja kaks klooriaatomit.
4. Märgistage keemiliste sümbolite või valemitega: a) kaks aatomit
Väävel; b) kolm lämmastikuaatomit; c) seitse veemolekuli; d) üks klooriaatom;
D) viis vaseaatomit; e) kolm väävelhappe molekuli.
5. Arvutage ainete suhtelised molekulmassid: a) H 3 AsO 4 ;
B) MgCl2; c) Fe2(SO4)3; d) AI203; e) Ca 3 (PO 4) 2. Määrake mass
Iga elemendi osakaal nendes ainetes.
Aatomite ja molekulide massid on väga väikesed, mistõttu on mugav mõõtühikuks valida ühe aatomi mass ja väljendada ülejäänud aatomite masse selle suhtes. Täpselt nii tegi aatomiteooria rajaja Dalton, kes koostas aatomimasside tabeli, võttes vesinikuaatomi massi üheks.
Kuni 1961. aastani võeti füüsikas aatommassiühikuks (amu) 1/16 hapnikuaatomi massist 16 O ja keemias 1/16 loodusliku hapniku keskmisest aatommassist, mis on segu kolm isotoopi. Keemiline massiühik oli 0,03% suurem kui füüsikaline.
Hetkel vastu võetud füüsika ja keemia erialal üks süsteem mõõdud. Aatommassi standardühik on 1/12 12 C süsinikuaatomi massist.
1 amu = 1/12 m (12 C) = 1,66057 × 10 -27 kg = 1,66057 × 10 -24 g.
MÄÄRATLUS
Elemendi suhteline aatommass (A r) on mõõtmeteta suurus, mis on võrdne suhtega keskmine kaal elemendi aatom moodustab 1/12 12 C aatomi massist.
Suhtelise aatommassi arvutamisel võetakse arvesse elementide isotoopide arvukust maakoor. Näiteks klooril on kaks isotoopi 35 Cl (75,5%) ja 37 Cl (24,5%).Kloori suhteline aatommass on:
A r (Cl) = (0,755 × m (35 Cl) + 0,245 × m (37 Cl)) / (1/12 × m (12 C) = 35,5.
Suhtelise aatommassi definitsioonist järeldub, et aatomi keskmine absoluutmass võrdub suhtelise aatommassiga, mis on korrutatud amu-ga:
m(Cl) = 35,5 × 1,66057 × 10 -24 = 5,89 × 10 -23 g.
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
Harjutus | Millises alljärgnevas aines on hapnikuelemendi massiosa suurem: a) tsinkoksiidis (ZnO); b) magneesiumoksiidis (MgO)? |
Lahendus |
Leiame tsinkoksiidi molekulmassi: Mr (ZnO) = Ar(Zn) + Ar(O); Hr (ZnO) = 65+ 16 = 81. On teada, et M = Mr, mis tähendab M(ZnO) = 81 g/mol. Siis on hapniku massiosa tsinkoksiidis võrdne: ω (O) = Ar (O) / M (ZnO) × 100%; ω(O) = 16/81 × 100% = 19,75%. Leiame magneesiumoksiidi molekulmassi: Mr (MgO) = Ar(Mg) + Ar(O); Hr (MgO) = 24+ 16 = 40. On teada, et M = Mr, mis tähendab M(MgO) = 60 g/mol. Siis on hapniku massiosa magneesiumoksiidis võrdne: ω (O) = Ar (O) / M (MgO) × 100%; ω(O) = 16/40 × 100% = 40%. Seega on hapniku massiosa magneesiumoksiidis suurem, kuna 40 > 19,75. |
Vastus | Magneesiumoksiidis on hapniku massiosa suurem. |
NÄIDE 2
Harjutus | Millistes järgmistest ühenditest on metalli massiosa suurem: a) alumiiniumoksiidis (Al 2 O 3); b) raudoksiidis (Fe 2 O 3)? |
Lahendus | Elemendi X massiosa koostisega NX molekulis arvutatakse järgmise valemi abil: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Arvutame välja iga hapniku elemendi massiosa igas pakutud ühendis (suhteliste aatommasside väärtused on võetud perioodilisustabel DI. Mendelejev ümardatuna täisarvudeks). Leiame alumiiniumoksiidi molekulmassi: Mr (Al2O3) = 2 × Ar (Al) + 3 × Ar (O); Hr (Al 2 O 3) = 2 × 27 + 3 × 16 = 54 + 48 = 102. On teada, et M = Mr, mis tähendab M(Al 2 O 3) = 102 g/mol. Siis on alumiiniumi massiosa oksiidis võrdne: ω (Al) = 2 × Ar (Al) / M (Al2O3) × 100%; ω(Al) = 2 × 27 / 102 × 100% = 54 / 102 × 100% = 52,94%. Leiame raud(III)oksiidi molekulmassi: Mr (Fe2O3) = 2 × Ar (Fe) + 3 × Ar (O); Mr (Fe 2 O 3) = 2 × 56 + 3 × 16 = 112 + 48 = 160. On teada, et M = Mr, mis tähendab M(Fe 2 O 3) = 160 g/mol. Siis on raua massiosa oksiidis võrdne: ω (O) = 3 × Ar (O) / M (Fe203) × 100%; ω(O) = 3 × 16 / 160 × 100% = 48 / 160 × 100% = 30%. Seega on metalli massiosa alumiiniumoksiidis suurem, kuna 52,94> 30. |
Vastus | Metalli massiosa on suurem alumiiniumoksiidis. |
Aatomitel on väga väike suurus ja väga väike mass. Kui väljendame keemilise elemendi aatomi massi grammides, on see arv, mille ees on pärast koma rohkem kui kakskümmend nulli. Seetõttu on aatomite massi mõõtmine grammides ebamugav.
Kui aga võtta ühikuks ükskõik milline väga väike mass, siis saab kõiki teisi väikeseid masse väljendada suhtena sellesse ühikusse. Aatommassi mõõtühikuks valiti 1/12 süsinikuaatomi massist.
1/12 süsinikuaatomi massist nimetatakse aatommassi ühik(a.e.m.).
Suhteline aatommass on väärtus, mis võrdub konkreetse keemilise elemendi aatomi tegeliku massi ja 1/12 süsinikuaatomi tegeliku massi suhtega. See on mõõtmeteta suurus, kuna kaks massi on jagatud.
A r = m at. / (1/12)m kaar.
Kuid absoluutne aatommass võrdne suhtelise väärtusega ja sellel on mõõtühik a.m.u.
See tähendab, et suhteline aatommass näitab, mitu korda on konkreetse aatomi mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomist. Kui aatomil A on r = 12, siis on selle mass 12 korda suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ehk teisisõnu on tal 12 aatommassiühikut. See võib juhtuda ainult süsiniku (C) endaga. Vesinikuaatomil (H) on A r = 1. See tähendab, et selle mass võrdub 1/12 süsinikuaatomi massiga. Hapniku (O) suhteline aatommass on 16 amu. See tähendab, et hapnikuaatom on 16 korda massiivsem kui 1/12 süsinikuaatomist, sellel on 16 aatommassiühikut.
Kergeim element on vesinik. Selle mass on ligikaudu 1 amu. Raskeimate aatomite mass läheneb 300 amu-le.
Tavaliselt on iga keemilise elemendi väärtuseks aatomite absoluutmass, väljendatuna a-ga. e.m on ümardatud.
Aatommassi ühikute väärtused kirjutatakse perioodilisustabelisse.
Molekulide puhul kasutatakse mõistet sugulane molekulmass(Härra). Suhteline molekulmass näitab, mitu korda on molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist. Kuid kuna molekuli mass on võrdne selle koostisosade aatomite masside summaga, saab suhtelise molekulmassi leida lihtsalt nende aatomite suhtelise massi liitmise teel. Näiteks veemolekul (H 2 O) sisaldab kahte vesinikuaatomit, mille A r = 1, ja ühte hapnikuaatomit, mille A r = 16. Seetõttu on Mr(H 2 O) = 18.
Paljudel ainetel, näiteks metallidel, on mittemolekulaarne struktuur. Sellisel juhul loetakse nende suhteline molekulmass võrdseks nende suhtelise aatommassiga.
Keemias nimetatakse olulist suurust keemilise elemendi massiosa molekulis või aines. See näitab, kui suure osa suhtelisest molekulmassist moodustab antud element. Näiteks vees on vesinikku 2 osa (kuna aatomit on kaks) ja hapnikku 16. See tähendab, et kui segada 1 kg kaaluvat vesinikku ja 8 kg kaaluvat hapnikku, reageerivad need jäägita. Vesiniku massiosa on 2/18 = 1/9 ja hapniku massiosa on 16/18 = 8/9.
Üks aatomite põhiomadusi on nende mass. Aatomi absoluutne (tõeline) mass– väärtus on äärmiselt väike. Aatomeid on kaalul võimatu kaaluda, sest selliseid täpseid kaalusid pole olemas. Nende massid määrati arvutuste abil.
Näiteks ühe vesinikuaatomi mass on 0,000 000 000 000 000 000 000 001 663 grammi! Uraaniaatomi, mis on üks raskemaid aatomeid, mass on ligikaudu 0,000 000 000 000 000 000 000 4 grammi.
Uraaniaatomi täpne mass on 3,952 ∙ 10–22 g ja vesinikuaatom, mis on kõigist aatomitest kõige kergem, on 1,673 ∙ 10–24 g.
Väikeste arvudega arvutusi teha on ebamugav. Seetõttu kasutatakse aatomite absoluutmasside asemel nende suhtelisi masse.
Suhteline aatommass
Mis tahes aatomi massi saab hinnata, võrreldes seda teise aatomi massiga (leia nende masside suhe). Alates elementide suhtelise aatommassi määramisest on võrdlusena kasutatud erinevaid aatomeid. Kunagi olid vesiniku- ja hapnikuaatomid ainulaadsed võrdlusstandardid.
Võeti kasutusele suhteliste aatommasside ühtne skaala ja uus aatommassi ühik Rahvusvaheline füüsikute kongress (1960) ja ühinenud Rahvusvahelise Keemikute Kongressiga (1961).
Tänaseni on võrdluse standard 1/12 süsinikuaatomi massist. Seda väärtust nimetatakse aatommassi ühikuks, lühendatult a.u.m.
Aatommassi ühik (amu) – 1/12 süsinikuaatomi mass
Võrdleme, mitu korda erineb vesiniku ja uraani aatomi absoluutmass 1 amu, selleks jagame need arvud üksteisega:
Arvutustes saadud väärtused on elementide suhtelised aatommassid - suhtes 1/12 süsinikuaatomi massist.
Seega on vesiniku suhteline aatommass ligikaudu 1 ja uraani oma 238. Pange tähele, et suhtelisel aatommassil ei ole mõõtühikuid, kuna absoluutmassi ühikud (grammid) tühistatakse jagamisel.
Kõigi elementide suhtelised aatommassid on keemiliste elementide perioodilises tabelis näidatud D.I. Mendelejev. Suhtelise aatommassi tähistamiseks kasutatav sümbol on Аr (täht r on sõna suhteline lühend, mis tähendab suhtelist).
Elementide suhtelisi aatommasse kasutatakse paljudes arvutustes. Reeglina ümardatakse perioodilises tabelis antud väärtused täisarvudeks. Pange tähele, et perioodilise tabeli elemendid on järjestatud suhtelise aatommassi suurenemise järjekorras.
Näiteks kasutades Perioodiline süsteem Määrame mitme elemendi suhtelise aatommassi:
Ar(O) = 16; Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31.
Kloori suhteline aatommass kirjutatakse tavaliselt 35,5!
Ar(Cl) = 35,5
- Suhteline aatommass on võrdeline aatomite absoluutmassiga
- Suhtelise aatommassi määramise standard on 1/12 süsinikuaatomi massist
- 1 amu = 1,662 ∙ 10-24 g
- Suhteline aatommass on tähistatud Ar-ga
- Arvutamiseks ümardatakse suhteliste aatommasside väärtused täisarvudeks, välja arvatud kloor, mille puhul Ar = 35,5
- Suhtelisel aatommassil pole mõõtühikuid