الكتل الذرية والجزيئية. الوزن الذري والجزيئي (الوزن الذري والجزيئي)

يعكس الكيميائيون حول العالم تركيبة المواد البسيطة والمعقدة بشكل جميل ودقيق في شكل صيغ كيميائية. الصيغ الكيميائية هي نظائر الكلمات التي تتم كتابتها باستخدام الحروف - علامات العناصر الكيميائية.

دعنا نستخدم الرموز الكيميائية للتعبير عن تكوين المادة الأكثر شيوعًا على الأرض - الماء. يحتوي جزيء الماء على ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين. الآن دعونا نترجم هذه الجملة إلى صيغة كيميائية باستخدام الرموز الكيميائية (الهيدروجين - H والأكسجين - O). نكتب عدد الذرات في المعادلة باستخدام المؤشرات - الأرقام أدناه على يمين الرمز الكيميائي (الفهرس 1 للأكسجين غير مكتوب): H 2 0 (اقرأ "الرماد - اثنان - س").

تتم كتابة صيغ المواد البسيطة من الهيدروجين والأكسجين ، والتي تتكون جزيئاتها من ذرتين متطابقتين ، على النحو التالي: H 2 (اقرأ "الرماد 2") و 0 2 (اقرأ "o-two") (الشكل 26) ).

أرز. 26.
نماذج من جزيئات وصيغ الأكسجين والهيدروجين والماء

لعكس عدد الجزيئات ، يتم استخدام المعاملات التي يتم كتابتها أمام الصيغ الكيميائية: على سبيل المثال ، الإدخال 2CO 2 (اقرأ "two-ce-o-two") يعني جزيئين من ثاني أكسيد الكربون ، يتكون كل منهما من جزيء واحد ذرة كربون واثنين من ذرات الأكسجين.

تتم كتابة المعاملات بشكل مشابه عند الإشارة إلى عدد الذرات الحرة لعنصر كيميائي. على سبيل المثال ، نحتاج إلى كتابة التعبير: خمس ذرات حديد وسبع ذرات أكسجين. افعل ذلك بهذه الطريقة: 5Fe و 7O.

إن أحجام الجزيئات ، وحتى الذرات ، صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها حتى في أفضل المجاهر الضوئية ، مما يزيد من 5 إلى 6 آلاف مرة. لا يمكن رؤيتها في المجاهر الإلكترونية ، مما يعطي زيادة قدرها 40 ألف مرة. بطبيعة الحال ، فإن الحجم الصغير جدًا للجزيئات والذرات يتوافق مع كتلها المهملة. لقد حسب العلماء ، على سبيل المثال ، أن كتلة ذرة الهيدروجين هي 0.000.000.000.000.000.000.000 001674 جم ، والتي يمكن تمثيلها على أنها 1.674 10-24 جم ، كتلة ذرة الأكسجين هي 0.000.000.000.000.000.000 000 026 667 جم ، أو 2.6667 10-23 جم ، كتلة ذرة الكربون هي 1.993 10 -23 جم ، وكتلة جزيء الماء 3.002 10 -23 جم.

دعونا نحسب عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة الأكسجين أكبر من كتلة ذرة الهيدروجين ، أخف عنصر:

وبالمثل ، فإن كتلة ذرة الكربون أكبر بـ 12 مرة من كتلة ذرة الهيدروجين:

أرز. 27. كتلة ذرة الكربون تساوي كتلة 12 ذرة هيدروجين

كتلة جزيء الماء أكبر 18 مرة من كتلة ذرة الهيدروجين (الشكل 28). توضح هذه القيم عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة عنصر كيميائي معين أكبر من كتلة ذرة الهيدروجين ، أي أنها نسبية.

أرز. 27. كتلة ذرة الماء تساوي كتلة 18 ذرة هيدروجين

حاليًا ، يرى الفيزيائيون والكيميائيون أن الكتلة الذرية النسبية للعنصر هي قيمة توضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة العنصر أكبر من 1/12 من كتلة ذرة الكربون. يُرمز إلى الكتلة الذرية النسبية Ar ، حيث r هو الحرف الأول من الكلمة الإنجليزية نسبي ، مما يعني "نسبي". على سبيل المثال ، أ ص (0) = 16 ، أ ص (ج) = 12 ، أ ص (ح) = 1.

كل عنصر كيميائي له قيمته الخاصة من الكتلة الذرية النسبية (الشكل 29). يشار إلى قيم الكتل الذرية النسبية للعناصر الكيميائية في الخلايا المقابلة لها في جدول D. I. Mendeleev.

أرز. 29.
كل عنصر له كتلته الذرية النسبية.

وبالمثل ، يُشار إلى الوزن الجزيئي النسبي للمادة بواسطة M r ، على سبيل المثال ، M r (H 2 0) \ u003d 18.

الكتلة الذرية النسبية للعنصر A r والكتلة الجزيئية النسبية للمادة M r هي كميات لا تحتوي على وحدات قياس.

لمعرفة الكتلة الجزيئية النسبية لمادة ما ، ليس من الضروري قسمة كتلة جزيئها على كتلة ذرة الهيدروجين. تحتاج فقط إلى إضافة الكتل الذرية النسبية للعناصر المكونة للمادة ، مع مراعاة عدد الذرات ، على سبيل المثال:

تحتوي الصيغة الكيميائية على معلومات مهمة حول مادة ما. على سبيل المثال ، تُظهر الصيغة C0 2 المعلومات التالية:

دعونا نحسب الكسور الكتلية لعنصري الكربون والأكسجين في ثاني أكسيد الكربون CO 2.

كلمات وعبارات

1. صيغة كيميائية.
2. المؤشرات والمعاملات.
3. الكتلة الذرية النسبية (أ ص).
4. الوزن الجزيئي النسبي (M r).
5. الكسر الكتلي لعنصر ما في مادة.

العمل مع الكمبيوتر

1. الرجوع إلى التطبيق الإلكتروني. ادرس مادة الدرس وأكمل المهام المقترحة.
2. ابحث في الإنترنت عن عناوين البريد الإلكتروني التي يمكن أن تكون بمثابة مصادر إضافية تكشف عن محتوى الكلمات الرئيسية والعبارات الواردة في الفقرة. اعرض على المعلم مساعدتك في إعداد درس جديد - قم بعمل تقرير عن الكلمات والعبارات الرئيسية في الفقرة التالية.

أسئلة ومهام

1. ماذا تعني المدخلات: 3H؛ 2H 2 O ؛ 5O2؟
2. اكتب صيغة السكروز إذا كان من المعروف أن جزيءه يحتوي على اثنتي عشرة ذرة كربون ، واثنين وعشرين ذرة هيدروجين وإحدى عشرة ذرة أكسجين.
3. باستخدام الشكل 2 ، اكتب معادلات المواد واحسب أوزانها الجزيئية النسبية.
4. أي شكل من أشكال وجود عنصر الأكسجين الكيميائي يتوافق مع كل من الإدخالات التالية: 3O ؛ 5O2 ؛ 4CO 2؟
5. لماذا لا تحتوي الكتلة الذرية النسبية لعنصر والكتلة الجزيئية النسبية لمادة ما على وحدات قياس؟
6. في أي من المواد التي تكون صيغتها SO 2 و SO 3 ، يكون الجزء الكتلي للكبريت أكبر؟ ادعم إجابتك بالحسابات.
7. احسب الكسور الكتلية للعناصر في حمض النيتريك HNO 3.
8. أعط توصيفًا كاملاً للجلوكوز C 6 H 12 0 6 باستخدام مثال لوصف ثاني أكسيد الكربون CO 2.

لقياس كتلة الذرة ، يتم استخدام الكتلة الذرية النسبية ، والتي يتم التعبير عنها بوحدات الكتلة الذرية (amu). الكتلة الجزيئية النسبية هي مجموع الكتل الذرية النسبية للمواد.

المفاهيم

لفهم ما هي الكتلة الذرية النسبية في الكيمياء ، يجب أن نفهم أن الكتلة المطلقة للذرة أصغر من أن يتم التعبير عنها بالجرام ، وحتى بالكيلوجرامات. لذلك ، في الكيمياء الحديثة ، يتم أخذ 1/12 من كتلة الكربون كوحدة كتلة ذرية (amu). الكتلة الذرية النسبية تساوي نسبة الكتلة المطلقة إلى 1/12 من الكتلة المطلقة للكربون. بعبارة أخرى ، تعكس الكتلة النسبية عدد المرات التي تزيد فيها كتلة ذرة مادة معينة عن 1/12 من كتلة ذرة كربون. على سبيل المثال ، الكتلة النسبية للنيتروجين هي 14 ، أي تحتوي ذرة النيتروجين على 14 أ. م أو 14 مرة أكثر من 1/12 من ذرة كربون.

أرز. 1. الذرات والجزيئات.

من بين جميع العناصر ، الهيدروجين هو الأخف وزنا ، كتلته 1 وحدة. أثقل ذرات كتلتها 300 amu. تأكل.

الوزن الجزيئي - قيمة توضح عدد المرات التي تزيد فيها كتلة الجزيء عن 1/12 من كتلة الكربون. أعرب أيضا في. ه.م.كتلة الجزيء هي مجموع كتلة الذرات ، لذلك ، لحساب الكتلة الجزيئية النسبية ، من الضروري إضافة كتل ذرات المادة. على سبيل المثال ، الوزن الجزيئي النسبي للماء هو 18. هذه القيمة هي مجموع الكتل الذرية النسبية لذرتين من الهيدروجين (2) وذرة أكسجين واحدة (16).

أرز. 2. الكربون في الجدول الدوري.

كما ترى ، فإن هذين المفهومين لهما عدة خصائص مشتركة:

• إن الكتل الذرية والجزيئية النسبية لمادة ما هي كميات بلا أبعاد ؛
• يُرمز إلى الكتلة الذرية النسبية A r ، الكتلة الجزيئية - M r ؛
• وحدة القياس هي نفسها في كلتا الحالتين - أ. تأكل.

تتطابق الكتلة المولية والجزيئية عدديًا ، لكنهما يختلفان في الأبعاد. الكتلة المولية هي نسبة كتلة المادة إلى عدد المولات. يعكس كتلة الخلد الواحد ، وهو ما يساوي عدد أفوجادرو ، أي 6.02 ⋅ 10 23. على سبيل المثال ، يزن 1 مول من الماء 18 جم / مول ، و M r (H 2 O) = 18 أ. إم (18 مرة أثقل من وحدة كتلة ذرية واحدة).

كيفية حساب

للتعبير عن الكتلة الذرية النسبية رياضيًا ، يجب تحديد أن نصف جزء من الكربون أو وحدة كتلة ذرية واحدة تساوي 1.66 × 10 × 24 جم. لذلك ، فإن صيغة الكتلة الذرية النسبية هي كما يلي:

أ ص (س) = م أ (س) / 1.66⋅10 24 ،

حيث م ا هي الكتلة الذرية المطلقة للمادة.

يُشار إلى الكتلة الذرية النسبية للعناصر الكيميائية في الجدول الدوري لمندليف ، لذلك لا يلزم حسابها بشكل مستقل عند حل المشكلات. عادة ما يتم تقريب الكتل الذرية النسبية إلى أعداد صحيحة. الاستثناء هو الكلور. كتلة ذراته 35.5.

تجدر الإشارة إلى أنه عند حساب الكتلة الذرية النسبية للعناصر التي تحتوي على نظائر ، يتم أخذ متوسط ​​قيمتها في الاعتبار. يتم حساب الكتلة الذرية في هذه الحالة على النحو التالي:

أ ص = A r ، أنا n أنا ،

حيث A r ، i هي الكتلة الذرية النسبية للنظائر ، n i هي محتوى النظائر في الخلائط الطبيعية.

على سبيل المثال ، يحتوي الأكسجين على ثلاثة نظائر - 16 O ، 17 O ، 18 O. كتلتها النسبية هي 15.995 ، 16.999 ، 17.999 ، ومحتواها في الخلائط الطبيعية 99.759٪ ، 0.037٪ ، 0.204٪ على التوالي. بقسمة النسب المئوية على 100 واستبدال القيم ، نحصل على:

أ ص = 15.995 0.99759 + 16.999 0.00037 + 17.999 ∙ 0.00204 = 15.999 وحدة دولية

بالإشارة إلى الجدول الدوري ، من السهل العثور على هذه القيمة في خلية أكسجين.

أرز. 3. الجدول الدوري.

الوزن الجزيئي النسبي - مجموع كتل ذرات المادة:

تؤخذ مؤشرات الرموز في الاعتبار عند تحديد قيمة الوزن الجزيئي النسبي. على سبيل المثال ، حساب كتلة H 2 CO 3 هو كما يلي:

م ص \ u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \ u003d 62 أ. تأكل.

معرفة الوزن الجزيئي النسبي ، يمكن للمرء حساب الكثافة النسبية لغاز واحد من الثاني ، أي تحديد عدد المرات التي تكون فيها مادة غازية واحدة أثقل من الثانية. لهذا ، يتم استخدام المعادلة D (y) x \ u003d M r (x) / M r (y).

ماذا تعلمنا؟

من درس الصف الثامن ، تعلمنا عن الكتلة الذرية والجزيئية النسبية. وحدة الكتلة الذرية النسبية هي 1/12 من كتلة الكربون ، وتساوي 1.66⋅10 24 جم. لحساب الكتلة ، من الضروري قسمة الكتلة الذرية المطلقة للمادة على وحدة الكتلة الذرية (a.m.u.) . يشار إلى قيمة الكتلة الذرية النسبية في النظام الدوري لمندليف في كل خلية من العنصر. الوزن الجزيئي للمادة هو مجموع الكتل الذرية النسبية للعناصر.

اختبار الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.6 مجموع التصنيفات المستلمة: 177.

واحدة من أهم خصائص الذرات هي وزن.

الكتلة المطلقة هي كتلة الذرة ، معبرًا عنها بالكيلوجرام (جرام).

الكتلة المطلقة للذرة ( محجم) صغير للغاية. وبالتالي ، فإن كتلة ذرة النظير الخفيف للهيدروجين (البروتيوم) تساوي 1.66 · 10–27 كجم.

م(N) = 1.66 10-27 كجم ، م(ح) = 1.66 10-24 جم ،

كتلة ذرة أحد نظائر الأكسجين 2.67 10-26 كجم ،

م(س) = 2.67 10-26 كجم ، م(س) = 2.67 10-23 جم ،

ذرة من نظير الكربون 12 C كتلتها 1.99 10 -26 كجم ،

م(ج) = 1.99 10-26 كجم ، م(ج) = 1.99 10-23 جم.

في الحسابات العملية ، من غير الملائم استخدام مثل هذه الكميات. لذلك ، عادة ما يستخدمون القيم ليس للكتل المطلقة للذرات ، ولكن القيم الكتل الذرية النسبية.

يتم الإشارة إلى الكتلة الذرية النسبية أر، الفهرس r هو الحرف الأول من الكلمة الإنجليزية نسبيا، وهو ما يعني نسبي.

كوحدة لقياس كتل الذرات والجزيئات ، وحدة الكتلة الذرية (amu.).

وحدة الكتلة الذرية (amu) هي 1/12 من كتلة ذرة نظير الكربون 12 درجة مئوية ، أي

a.u.m. == 1.99 10-26 كجم = 1.99 10-23 جم.

توضح الكتلة الذرية النسبية عدد المرات التي تكون فيها كتلة ذرة عنصر معين أكبر من 1/12 من كتلة ذرة نظير الكربون 12 ج ، أي وحدة كتلة ذرية.

الكتلة الذرية النسبية هي كمية بلا أبعاد ، ولكن يُسمح بتحديد قيمتها بوحدات الكتلة الذرية (amu). فمثلا:

وبالتالي ، فإن قيمة الكتلة الذرية النسبية لعنصر الهيدروجين هي 1.001 أو تقريبها ،

Ar (H) ≈ 1 amu ، والأكسجين - Ar (O) = 15.999 ≈ 16 amu.

يتم إعطاء قيم الكتل الذرية النسبية للعناصر في النظام الدوري لـ D.I. مندليف. هذه القيم هي متوسط ​​قيمة كتلة ذرة عنصر ، مع مراعاة نظائر هذا العنصر الموجودة في الطبيعة وعددها. بالنسبة للحسابات العادية ، يجب استخدام القيم المقربة للكتل الذرية النسبية للعناصر. (انظر الجدول 4 من الملحق).

على غرار مفاهيم الكتلة المطلقة للذرة والكتلة الذرية النسبية ، يمكن للمرء صياغة المفاهيم الكتلة المطلقة للجزيء والكتلة الجزيئية النسبية.

الكتلة المطلقة للجزيء(م) مول. - كتلة الجزيء الكيميائي ، معبراً عنها بالكيلوجرام (جرام).

الوزن الجزيئي النسبي(مص) (أو الوزن الجزيئي فقط) - كتلة الجزيء معبراً عنها بوحدات الكتلة الذرية.

من خلال معرفة الصيغة الكيميائية للمركب ، يمكن للمرء بسهولة تحديد قيمة وزنه الجزيئي ، والذي يتم تعريفه على أنه مجموع قيم الكتل الذرية لجميع العناصر التي تشكل جزيء المادة.

على سبيل المثال ، سيكون الوزن الجزيئي النسبي لحمض الكبريتيك Mr (H 2 SO 4) هو مجموع كتلتين ذريتين نسبيتين لعنصر الهيدروجين ، والكتلة الذرية النسبية لعنصر الكبريت ، وأربع كتل ذرية نسبية لعنصر الأكسجين:

السيد (H 2 SO 4) \ u003d 2Ar (H) + Ar (S) + 4Ar (O) \ u003d 2 1 + 32 + 4 16 \ u003d 98.

وبالتالي ، فإن قيمة الوزن الجزيئي لحمض الكبريتيك هي 98 أو 98 وحدة دولية.

يوضح الوزن الجزيئي (الوزن الجزيئي النسبي) عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء من مادة معينة أكبر من 1/12 من كتلة ذرة الكربون 12 درجة مئوية.

في المثال أعلاه ، الوزن الجزيئي لحمض الكبريتيك هو 98 وحدة دولية ، أي أن كتلة حامض الكبريتيك أكبر 98 مرة من 1/12 من كتلة ذرة الكربون 12 درجة مئوية. .

الأوزان الذرية والجزيئية

المفاهيم والقوانين الكيميائية الأساسية. الدول الإجمالية للمواد

الكيمياء - علم المواد وتحولاتها

مستوى- نوع من المادة يتكون من جسيمات منفصلة ذات كتلة سكونية (ذرات ، جزيئات ، أيونات). طريقة وجود المادة حركة المرور .

القانون الأساسي للطبيعة قانون عدم قابلية المادة والحركة للتدمير النتائج قانون حفظ الكتلة افتتح بواسطة M.V. لومونوسوف عام 1748 ونُشر عام 1760: كتلة المواد التي دخلت في التفاعل تساوي كتلة المواد المتكونة نتيجة التفاعل.

العقيدة الجزيئية الذرية

م. لومونوسوف هو أيضًا مبتكر العقيدة الذرية والجزيئية ، التي صاغها عام 1741.

الأحكام الرئيسية للعقيدة الذرية والجزيئية:

1) تتكون جميع المواد من جزيئات توجد بينها فجوات. مركب - أصغر جزء من مادة له خصائصه الكيميائية.

2) تتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة ببعضها البعض بنسب معينة.

ذرة- أصغر جسيم لعنصر كيميائي في تكوين مواد بسيطة ومعقدة ، غير قابل للتجزئة كيميائياً.

3) الجزيئات والذرات في حركة مستمرة.

4) تتميز الذرات بكتلة وحجم معينين.

5) عناصر مختلفة تتوافق مع ذرات مختلفة ( عنصر هو نوع الذرة).

6) تتكون جزيئات المواد البسيطة من ذرات متطابقة ، وتتكون جزيئات المواد المعقدة من ذرات مختلفة.

قانون ثبات التكوين

كان اكتشاف قانون الحفاظ على الكتلة بمثابة علامة على انتقال الكيمياء إلى طرق البحث الكمي. تمت دراسة تركيبة العديد من المواد وتم وضع قانون ثبات التركيب في 1799-1807. جيه بروست : أي مادة نقية ، بغض النظر عن طرق إنتاجها ووجودها في الطبيعة ، لها تركيبة نوعية وكمية ثابتة.

قانون النسب المتعددة البسيطة

ويترتب على ثبات قانون التركيب أنه عند تكوين مادة معقدة ، يتم دمج العناصر مع بعضها البعض بنسب وزن معينة. يمكن أن تتحد العديد من العناصر مع بعضها البعض في عدة نسب وزن مختلفة وفي هذه الحالة يتم تكوين مواد مختلفة (CO ، CO 2). في جزيئات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز وأكسيد النيتروجين وأكسيد النيتروجين ، يتغير التركيب في القفزات وليس تدريجيًا ، مما يشير إلى بنية منفصلة للمادة. هذا القانون ، الذي أكدته التجربة ، كان الدليل الأول حقيقة وجود الذرات.

الأوزان الذرية والجزيئية

الذرات والجزيئات لها كتل مطلقة من 10-24-10-21 جم ، وهي غير ملائمة للمقارنة ، لذلك يستخدم الكيميائيون الكتل النسبية للذرات. تم تقديم مفهوم الكتلة الذرية النسبية من قبل ج. دالتون في عام 1803. أخذ كتلة أخف ذرة ، الهيدروجين ، كوحدة للكتلة. في الوقت الحاضر ، يتم قبول كتلة 1/12 من كتلة ذرة الكربون لنظير 12 درجة مئوية ، والتي تساوي 1.66043 × 10-24 جم ، كمعيار.

الذري النسبي (لكنص) وزنيوضح عدد المرات التي تكون فيها ذرة معينة أثقل من 1/12 من كتلة ذرة نظير الكربون 12 C.

باستخدام القيمة حرارة نوعية، والتي يتم تحديدها بسهولة تجريبيًا ( نسبة كمية الحرارة المتلقاة أو المعطاة 1 جم من مادة ما إلى التغير المقابل في درجة الحرارة) يمكنك إيجاد قيمة تقريبية للكتلة الذرية. الاستثناءات هي العناصر الخفيفة ، خاصة غير المعدنية ، التي لها سعة حرارية أقل بكثير (البريليوم ، البورون ، السيليكون ، الماس).

في الوقت الحاضر ، يتم تحديد الكتل الذرية للعناصر بواسطة التحليل الطيفي الشامل. يتم تحديد كتل الذرات من خلال انحراف مسار أيوناتها تتحرك في مجال مغناطيسي ، لأن حجم الانحراف يعتمد على نسبة كتلة الأيون إلى شحنته.

الوزن الجزيئي النسبي (مص) يوضح عدد المرات التي يكون فيها جزيء معين أثقل من 1/12 من كتلة ذرة 12 درجة مئوية.

,

(1.4)

أين مم هي كتلة الجزيء.