Atomi- ja molekyylimassat. Atomi- ja molekyylipaino (atomi- ja molekyylipaino)

Kemistit ympäri maailmaa heijastavat yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden koostumusta erittäin kauniisti ja ytimekkäästi kemiallisten kaavojen muodossa. Kemialliset kaavat ovat analogeja sanoille, jotka on kirjoitettu kirjaimilla - kemiallisten alkuaineiden merkkejä.

Käytetään kemiallisia symboleja ilmaisemaan maan yleisimmän aineen - veden - koostumusta. Vesimolekyylissä on kaksi vetyatomia ja yksi happiatomi. Käännetään nyt tämä lause kemialliseksi kaavaksi käyttämällä kemiallisia symboleja (vety - H ja happi - O). Kirjoitamme atomien lukumäärän kaavaan indekseillä - alla olevat numerot kemiallisen symbolin oikealla puolella (hapen indeksiä 1 ei kirjoiteta): H 2 0 (lue "tuhka-kaksi-o").

Vedyn ja hapen yksinkertaisten aineiden kaavat, joiden molekyylit koostuvat kahdesta identtisestä atomista, kirjoitetaan seuraavasti: H 2 (lue "tuhka-kaksi") ja 0 2 (lue "o-kaksi") (kuva 26). ).

Riisi. 26.
Molekyylimallit ja hapen, vedyn ja veden kaavat

Molekyylien määrän kuvaamiseksi käytetään kertoimia, jotka kirjoitetaan kemiallisten kaavojen eteen: esimerkiksi merkintä 2CO 2 (lue "kaksi-ce-o-kaksi") tarkoittaa kahta hiilidioksidimolekyyliä, joista jokainen koostuu yhdestä hiiliatomi ja kaksi happiatomia.

Kertoimet kirjoitetaan samalla tavalla, kun kemiallisen alkuaineen vapaiden atomien lukumäärä ilmoitetaan. Esimerkiksi meidän on kirjoitettava muistiin lauseke: viisi rautaatomia ja seitsemän happiatomia. Tee se näin: 5Fe ja 7O.

Molekyylien ja vielä enemmän atomien koot ovat niin pieniä, että niitä ei voida nähdä edes parhaissa optisissa mikroskoopeissa, mikä merkitsee 5-6 tuhatkertaista kasvua. Niitä ei voida nähdä elektronimikroskopeissa, mikä lisää 40 tuhatta kertaa. Luonnollisesti molekyylien ja atomien mitättömän pieni koko vastaa niiden mitättömiä massoja. Tiedemiehet ovat esimerkiksi laskeneet, että vetyatomin massa on 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674 g, joka voidaan esittää muodossa 1,674 10 -24 g, happiatomin massa on 0,000 000 000 000 000 026 667 g tai 2,6667 10 -23 g, hiiliatomin massa on 1,993 10 -23 g ja vesimolekyylin massa on 3,002 10 -23 g.

Lasketaan kuinka monta kertaa happiatomin massa on suurempi kuin vetyatomin, kevyimmän alkuaineen, massa:

Vastaavasti hiiliatomin massa on 12 kertaa suurempi kuin vetyatomin massa:

Riisi. 27. Hiiliatomin massa on yhtä suuri kuin 12 vetyatomin massa

Vesimolekyylin massa on 18 kertaa suurempi kuin vetyatomin massa (kuva 28). Nämä arvot osoittavat kuinka monta kertaa tietyn kemiallisen alkuaineen atomin massa on suurempi kuin vetyatomin massa, eli ne ovat suhteellisia.

Riisi. 27. Vesiatomin massa on yhtä suuri kuin 18 vetyatomin massa

Tällä hetkellä fyysikot ja kemistit ovat sitä mieltä, että alkuaineen suhteellinen atomimassa on arvo, joka osoittaa kuinka monta kertaa sen atomin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta. Suhteellinen atomimassa on merkitty Ar:lla, missä r on englanninkielisen sanan, joka tarkoittaa "suhteellista", alkukirjain. Esimerkiksi A r (0) = 16, A r (C) = 12, A r (H) = 1.

Jokaisella kemiallisella alkuaineella on oma suhteellinen atomimassansa (kuva 29). Kemiallisten alkuaineiden suhteellisten atomimassojen arvot on ilmoitettu niitä vastaavissa soluissa D. I. Mendeleevin taulukossa.

Riisi. 29.
Jokaisella elementillä on oma suhteellinen atomimassansa.

Samoin aineen suhteellinen molekyylipaino merkitään M r:llä, esimerkiksi M r (H 2 0) \u003d 18.

Alkuaineen A r suhteellinen atomimassa ja aineen suhteellinen molekyylimassa M r ovat suureita, joilla ei ole mittayksikköä.

Aineen suhteellisen molekyylimassan selvittämiseksi ei ole tarpeen jakaa sen molekyylin massaa vetyatomin massalla. Sinun tarvitsee vain lisätä aineen muodostavien alkuaineiden suhteelliset atomimassat ottaen huomioon atomien lukumäärä, esimerkiksi:

Kemiallinen kaava sisältää tärkeitä tietoja aineesta. Esimerkiksi kaava C0 2 näyttää seuraavat tiedot:

Lasketaan alkuaineiden hiilen ja hapen massaosuudet hiilidioksidissa CO 2 .

Avainsanat ja lauseet

1. Kemiallinen kaava.
2. Indeksit ja kertoimet.
3. Suhteellinen atomimassa (A r).
4. Suhteellinen molekyylipaino (M r).
5. Aineen massaosuus.

Työskentele tietokoneen kanssa

1. Katso sähköinen hakemus. Tutustu oppitunnin materiaaliin ja suorita ehdotetut tehtävät.
2. Etsi Internetistä sähköpostiosoitteita, jotka voivat toimia lisälähteinä, jotka paljastavat kappaleen avainsanojen ja lauseiden sisällön. Tarjoa opettajalle apuasi uuden oppitunnin valmistelussa - tee raportti seuraavan kappaleen avainsanoista ja lauseista.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Mitä merkinnät tarkoittavat: 3H; 2H20; 5O2?
2. Kirjoita muistiin sakkaroosin kaava, jos tiedetään, että sen molekyyli sisältää kaksitoista hiiliatomia, kaksikymmentäkaksi vetyatomia ja yksitoista happiatomia.
3. Kirjoita kuvan 2 avulla ylös aineiden kaavat ja laske niiden suhteellinen molekyylipaino.
4. Mikä kemiallisen alkuaineen happi olemassaolomuoto vastaa jokaista seuraavista tietueista: 3O; 502; 4CO 2?
5. Miksi alkuaineen suhteellisella atomimassalla ja aineen suhteellisella molekyylimassalla ei ole mittayksikköä?
6. Missä aineissa, joiden kaavat ovat SO 2 ja SO 3, rikin massaosuus on suurempi? Tue vastaustasi laskelmilla.
7. Laske alkuaineiden massaosuudet typpihapossa HNO 3 .
8. Anna täydellinen luonnehdinta glukoosista C 6 H 12 0 6 käyttämällä esimerkkiä hiilidioksidin CO 2 kuvauksesta.

Atomin massan mittaamiseen käytetään suhteellista atomimassaa, joka ilmaistaan ​​atomimassayksiköissä (a.m.u.). Suhteellinen molekyylimassa on aineiden suhteellisten atomimassojen summa.

Käsitteet

Ymmärtääksemme, mikä suhteellinen atomimassa on kemiassa, on ymmärrettävä, että atomin absoluuttinen massa on liian pieni ilmaistaviksi grammoina ja vielä enemmän kilogrammoina. Siksi nykyaikaisessa kemiassa 1/12 hiilen massasta otetaan atomimassayksikkönä (amu). Suhteellinen atomimassa on yhtä suuri kuin absoluuttisen massan suhde 1/12 hiilen absoluuttisesta massasta. Toisin sanoen suhteellinen massa heijastaa kuinka monta kertaa tietyn aineen atomin massa ylittää 1/12 hiiliatomin massasta. Esimerkiksi typen suhteellinen massa on 14, ts. typpiatomi sisältää 14 a. e.m. tai 14 kertaa enemmän kuin 1/12 hiiliatomista.

Riisi. 1. Atomit ja molekyylit.

Kaikista alkuaineista vety on kevyin, sen massa on 1 yksikkö. Raskaimpien atomien massa on 300 amu. syödä.

Molekyylipaino - arvo, joka osoittaa kuinka monta kertaa molekyylin massa ylittää 1/12 hiilen massasta. Ilmaistaan ​​myös a. e. m. Molekyylin massa on atomien massojen summa, joten suhteellisen molekyylimassan laskemiseksi on tarpeen lisätä aineen atomien massat. Esimerkiksi veden suhteellinen molekyylipaino on 18. Tämä arvo on kahden vetyatomin (2) ja yhden happiatomin (16) suhteellisten atomimassojen summa.

Riisi. 2. Hiili jaksollisessa taulukossa.

Kuten näet, näillä kahdella käsitteellä on useita yhteisiä piirteitä:

• aineen suhteelliset atomi- ja molekyylimassat ovat dimensiottomia määriä;
• suhteellinen atomimassa merkitään A r , molekyylimassa - M r ;
• mittayksikkö on sama molemmissa tapauksissa - a. syödä.

Molekyyli- ja moolimassat ovat numeerisesti yhtenevät, mutta ne eroavat toisistaan. Moolimassa on aineen massan suhde moolien lukumäärään. Se heijastaa yhden moolin massaa, joka on yhtä suuri kuin Avogadron luku, ts. 6,02 ⋅ 10 23 . Esimerkiksi 1 mooli vettä painaa 18 g / mol, ja M r (H 2 O) \u003d 18 a. e.m. (18 kertaa painavampi kuin yksi atomimassayksikkö).

Kuinka laskea

Suhteellisen atomimassan ilmaisemiseksi matemaattisesti tulee määrittää, että 1/2 osa hiiltä tai yksi atomimassayksikkö on 1,66⋅10 −24 g. Siksi suhteellisen atomimassan kaava on seuraava:

A r (X) = m a (X) / 1,66⋅10 −24,

missä m a on aineen absoluuttinen atomimassa.

Kemiallisten alkuaineiden suhteellinen atomimassa on ilmoitettu Mendelejevin jaksollisessa taulukossa, joten sitä ei tarvitse laskea itsenäisesti tehtäviä ratkaistaessa. Suhteelliset atomimassat pyöristetään yleensä kokonaislukuihin. Poikkeuksena on kloori. Sen atomien massa on 35,5.

On huomattava, että laskettaessa isotooppeja sisältävien alkuaineiden suhteellista atomimassaa otetaan huomioon niiden keskiarvo. Atomimassa lasketaan tässä tapauksessa seuraavasti:

A r = ΣA r,i n i,

missä A r,i on isotooppien suhteellinen atomimassa, n i on isotooppien pitoisuus luonnollisissa seoksissa.

Esimerkiksi hapella on kolme isotooppia - 16 O, 17 O, 18 O. Niiden suhteellinen massa on 15,995, 16,999, 17,999 ja niiden pitoisuus luonnollisissa seoksissa on vastaavasti 99,759%, 0,037%, 0,204%. Jakamalla prosenttiosuudet 100:lla ja korvaamalla arvot, saadaan:

A r = 15,995 ∙ 0,99759 + 16,999 ∙ 0,00037 + 17,999 ∙ 0,00204 = 15,999 amu

Jaksotaulukkoon viitaten, tämä arvo on helppo löytää happikennosta.

Riisi. 3. Jaksotaulukko.

Suhteellinen molekyylipaino - aineen atomien massojen summa:

Suhteellista molekyylipainoarvoa määritettäessä otetaan huomioon symboliindeksit. Esimerkiksi H 2 CO 3 -massan laskenta on seuraava:

M r \u003d 1 ∙ 2 + 12 + 16 ∙ 3 \u003d 62 a. syödä.

Kun tiedetään suhteellinen molekyylipaino, voidaan laskea yhden kaasun suhteellinen tiheys toisesta, ts. määrittää, kuinka monta kertaa yksi kaasumainen aine on raskaampaa kuin toinen. Tätä varten käytetään yhtälöä D (y) x \u003d M r (x) / M r (y).

Mitä olemme oppineet?

8. luokan oppitunnilta opimme suhteellista atomi- ja molekyylimassaa. Suhteellisen atomimassan yksikkö on 1/12 hiilen massasta eli 1,66⋅10 −24 g. Massan laskemiseksi on tarpeen jakaa aineen absoluuttinen atomimassa atomimassayksiköllä (a.m.u.) . Suhteellisen atomimassan arvo ilmoitetaan Mendelejevin jaksollisessa järjestelmässä elementin jokaisessa solussa. Aineen molekyylipaino on alkuaineiden suhteellisten atomimassojen summa.

Aihekilpailu

Raportin arviointi

Keskiarvoluokitus: 4.6. Saatujen arvioiden kokonaismäärä: 177.

Yksi atomien tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden paino.

Absoluuttinen massa on atomin massa kilogrammoina (grammoina).

Atomin absoluuttinen massa ( m tilavuus) on erittäin pieni. Näin ollen vedyn kevyen isotoopin (protium) atomin massa on 1,66 · 10–27 kg.

m(N) \u003d 1,66 10 -27 kg, m(H) \u003d 1,66 10-24 g,

yhden happi-isotoopin atomin massa on 2,67 10–26 kg,

m(O) \u003d 2,67 10 -26 kg, m(O) \u003d 2,67 10 -23 g,

hiili-isotoopin 12 C atomin massa on 1,99 10 -26 kg,

m(C) \u003d 1,99 10 -26 kg, m(C) \u003d 1,99 10-23 g.

Käytännön laskelmissa tällaisten määrien käyttö on erittäin hankalaa. Siksi he eivät yleensä käytä atomien absoluuttisten massojen arvoja, vaan arvoja suhteelliset atomimassat.

Suhteellinen atomimassa on merkitty Ar, indeksi r on englanninkielisen sanan alkukirjain suhteellinen, mikä tarkoittaa suhteellista.

Yksikkönä atomien ja molekyylien massojen mittaamiseen, atomimassayksikkö (a.m.u.).

Atomimassayksikkö (a.m.u.) on 1/12 hiili-isotoopin 12 C atomin massasta, ts.

a.u.m. == 1,99 10 -26 kg = 1,99 10 -23 g.

Suhteellinen atomimassa osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn alkuaineen atomin massa on suurempi kuin 1/12 hiili-isotoopin 12 C atomin massasta, eli atomimassayksikkö.

Suhteellinen atomimassa on dimensioton suure, mutta sen arvon ilmoittaminen atomimassayksiköissä (a.m.u.) on sallittu. Esimerkiksi:

Näin ollen alkuaineen vety suhteellisen atomimassan arvo on 1,001 tai pyöristettynä

Ar(H) ≈ 1 amu ja happi - Ar(O) = 15,999 ≈ 16 amu.

Alkuaineiden suhteellisten atomimassojen arvot on annettu jaksollisessa järjestelmässä D.I. Mendelejev. Nämä arvot ovat alkuaineen atomin massan keskiarvo, kun otetaan huomioon tämän alkuaineen luonnossa esiintyvät isotoopit ja niiden lukumäärä. Tavallisiin laskelmiin tulee käyttää elementtien suhteellisten atomimassojen pyöristettyjä arvoja. (katso liitteen taulukko 4).

Samoin kuin atomin absoluuttisen massan ja suhteellisen atomimassan käsitteet, käsitteet voidaan muotoilla molekyylin absoluuttinen massa ja suhteellinen molekyylimassa.

Molekyylin absoluuttinen massa(m) mol. - kemiallisen molekyylin massa kilogrammoina (grammoina).

Suhteellinen molekyylipaino(Mr) (tai vain molekyylipaino) - molekyylin massa ilmaistuna atomimassayksiköinä.

Kun tiedetään yhdisteen kemiallinen kaava, voidaan helposti määrittää sen molekyylipainon arvo, joka määritellään kaikkien aineen molekyylin muodostavien alkuaineiden atomimassojen arvojen summana.

Esimerkiksi rikkihapon Mr(H2SO4) suhteellinen molekyylipaino on vetyalkuaineen kahden suhteellisen atomimassan, rikkialkuaineen yhden suhteellisen atomimassan ja happielementin neljän suhteellisen atomimassan summa:

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

Siten rikkihapon molekyylipainon arvo on 98 tai 98 amu.

Molekyylipaino (suhteellinen molekyylipaino) osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn aineen molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta 12 C:ssa.

Yllä olevassa esimerkissä rikkihapon molekyylipaino on 98 amu, eli rikkihappomolekyylin massa on 98 kertaa suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta 12 C .

Atomi- ja molekyylipainot

KEMIAN PERUSKÄSITTEET JA LAIT. AINEIDEN AGGREGAATIOLOT

Kemia - tiede aineista ja niiden muunnoksista

Aine- ainetyyppi, joka koostuu erillisistä hiukkasista, joilla on lepomassa (atomeja, molekyylejä, ioneja). Aineen olemassaolon muoto liikettä .

Luonnon peruslaki on aineen ja liikkeen tuhoutumattomuuden laki tuloksia massan säilymisen laki avasi M.V. Lomonosov vuonna 1748 ja julkaistiin vuonna 1760: reaktioon joutuneiden aineiden massa on yhtä suuri kuin reaktion tuloksena muodostuneiden aineiden massa.

Atomi-molekyylioppi

M.V. Lomonosov on myös atomi- ja molekyylidoktriinin luoja, jonka hän muotoili vuonna 1741.

Atomi- ja molekyylidoktriinin tärkeimmät määräykset:

1) Kaikki aineet koostuvat molekyyleistä, joiden välillä on aukkoja. Molekyyli - aineen pienin hiukkanen, jolla on sen kemialliset ominaisuudet.

2) Molekyylit koostuvat atomeista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa tietyissä suhteissa.

Atomi- kemiallisen alkuaineen pienin hiukkanen yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden koostumuksessa, kemiallisesti jakamaton.

3) Molekyylit ja atomit ovat jatkuvassa liikkeessä.

4) Atomeille on ominaista tietty massa ja koko.

5) Eri alkuaineet vastaavat eri atomeja ( elementti on atomin tyyppi).

6) Yksinkertaisten aineiden molekyylit koostuvat identtisistä atomeista ja monimutkaisten aineiden molekyylit eri atomeista.

Koostumuksen pysyvyyden laki

Massan säilymisen lain löytäminen merkitsi kemian siirtymistä kvantitatiivisiin tutkimusmenetelmiin. Monien aineiden koostumusta tutkittiin ja koostumuksen pysyvyyden laki vahvistettiin vuosina 1799-1807. J. Proust : kaikilla puhtailla aineilla, riippumatta sen valmistusmenetelmistä ja esiintymisestä luonnossa, on jatkuva laadullinen ja määrällinen koostumus.

Yksinkertaisten useiden suhteiden laki

Koostumuksen pysyvyyden laista seuraa, että kun muodostuu monimutkainen aine, elementit yhdistyvät toistensa kanssa tietyissä painosuhteissa. Monet alkuaineet voivat yhdistyä keskenään useissa eri painosuhteissa ja tällöin muodostuu erilaisia ​​aineita (CO, CO 2). CO- ja CO 2-, N 2O-, NO- ja NO 2 -molekyyleissä koostumus muuttuu hyppyissä, ei asteittain, mikä osoittaa aineen erillisen rakenteen. Tämä kokemuksen vahvistama laki oli ensimmäinen todiste atomien olemassaolon todellisuus.

Atomi- ja molekyylipainot

Atomien ja molekyylien absoluuttiset massat ovat luokkaa 10–24–10–21 g, mikä on hankala vertailun vuoksi, joten kemistit käyttävät atomien suhteellisia massoja. Suhteellisen atomimassan käsitteen esitteli J. Dalton vuonna 1803. Hän otti massayksiköksi kevyimmän atomin, vedyn, massan. Tällä hetkellä standardiksi hyväksytään massa, joka on 1/12 12C-isotoopin hiiliatomin massasta, joka on 1,66043 × 10 -24 g.

Suhteellinen atomi (MUTTA r) paino näyttää kuinka monta kertaa tietty atomi on raskaampi kuin 1/12 hiili-isotoopin 12 C atomin massasta.

Arvon käyttäminen ominaislämpö, joka on helppo määrittää kokeellisesti ( 1 g ainetta vastaanotetun tai annetun lämmön määrän suhde vastaavaan lämpötilan muutokseen) löydät likimääräisen atomimassan arvon. Poikkeuksena ovat kevyet elementit, erityisesti ei-metallit, joilla on paljon pienempi lämpökapasiteetti (beryllium, boori, pii, timantti).

Tällä hetkellä alkuaineiden atomimassat määritetään massaspektroskopialla. Atomien massat määräytyvät niiden magneettikentässä liikkuvien ionien liikeradan poikkeaman perusteella, koska poikkeaman suuruus riippuu ionin massan suhteesta sen varaukseen.

Suhteellinen molekyylipaino (M r) näyttää kuinka monta kertaa tietty molekyyli on raskaampi kuin 1/12 12 C-atomin massasta.

,

(1.4)

missä m m on molekyylin massa.