Atoom- en molecuulgewichten. Atoom- en molecuulgewicht (atoom- en molecuulgewicht)

Chemici over de hele wereld weerspiegelen de samenstelling van eenvoudige en complexe stoffen heel mooi en beknopt in de vorm van chemische formules. Chemische formules zijn analogen van woorden die zijn geschreven met letters - tekens van chemische elementen.

Laten we chemische symbolen gebruiken om de samenstelling uit te drukken van de meest voorkomende stof op aarde - water. Een watermolecuul bevat twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Laten we deze zin nu vertalen in een chemische formule met behulp van de chemische symbolen (waterstof - H en zuurstof - O). We schrijven het aantal atomen in de formule met behulp van indices - de getallen hieronder rechts van het chemische symbool (de index 1 voor zuurstof is niet geschreven): H 2 0 (lees "ash-two-o").

De formules van eenvoudige stoffen van waterstof en zuurstof, waarvan de moleculen uit twee identieke atomen bestaan, worden als volgt geschreven: H 2 (lees "ash-twee") en 0 2 (lees "o-two") (Fig. 26 ).

Rijst. 26.
Modellen van moleculen en formules van zuurstof, waterstof en water

Om het aantal moleculen weer te geven, worden coëfficiënten gebruikt die voor chemische formules worden geschreven: de invoer 2CO 2 (lees "twee-ce-o-two") betekent bijvoorbeeld twee koolstofdioxidemoleculen, die elk uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen.

Coëfficiënten worden op dezelfde manier geschreven wanneer het aantal vrije atomen van een chemisch element wordt aangegeven. We moeten bijvoorbeeld de uitdrukking opschrijven: vijf ijzeratomen en zeven zuurstofatomen. Doe het op deze manier: 5Fe en 7O.

De afmetingen van moleculen, en nog meer van atomen, zijn zo klein dat ze zelfs in de beste optische microscopen niet kunnen worden gezien, wat een toename van 5-6 duizend keer oplevert. Ze zijn niet te zien in elektronenmicroscopen, wat een toename van 40 duizend keer oplevert. Natuurlijk komt de verwaarloosbare kleine omvang van moleculen en atomen overeen met hun verwaarloosbare massa. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld berekend dat de massa van een waterstofatoom 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674 g is, wat kan worden weergegeven als 1,674 10 -24 g, de massa van het zuurstofatoom is 0,000 000 000 000 000 000 000 026 667 g, of 2,6667 10 -23 g, de massa van een koolstofatoom is 1,993 10 -23 g en de massa van een watermolecuul is 3,002 10 -23 g.

Laten we berekenen hoe vaak de massa van een zuurstofatoom groter is dan de massa van een waterstofatoom, het lichtste element:

Evenzo is de massa van een koolstofatoom 12 keer groter dan de massa van een waterstofatoom:

Rijst. 27. De massa van een koolstofatoom is gelijk aan de massa van 12 waterstofatomen

De massa van een watermolecuul is 18 keer groter dan de massa van een waterstofatoom (Fig. 28). Deze waarden laten zien hoe vaak de massa van een atoom van een bepaald chemisch element groter is dan de massa van een waterstofatoom, d.w.z. ze zijn relatief.

Rijst. 27. De massa van een atoom water is gelijk aan de massa van 18 waterstofatomen

Momenteel zijn natuurkundigen en scheikundigen van mening dat de relatieve atoommassa van een element een waarde is die aangeeft hoe vaak de massa van het atoom groter is dan 1/12 van de massa van een koolstofatoom. Relatieve atomaire massa wordt aangeduid als Ar, waarbij r de beginletter is van het Engelse woord relatieve, wat "relatief" betekent. Bijvoorbeeld, A r (0) = 16, A r (C) = 12, A r (H) = 1.

Elk chemisch element heeft zijn eigen waarde van relatieve atomaire massa (Fig. 29). De waarden van de relatieve atoommassa's van chemische elementen worden aangegeven in de cellen die daarmee overeenkomen in de tabel van D. I. Mendeleev.

Rijst. 29.
Elk element heeft zijn eigen relatieve atoommassa.

Evenzo wordt het relatieve molecuulgewicht van een stof aangeduid met Mr, bijvoorbeeld Mr (H 2 0) \u003d 18.

De relatieve atoommassa van het element A r en de relatieve molecuulmassa van de stof M r zijn grootheden die geen meeteenheden hebben.

Om de relatieve molecuulmassa van een stof te achterhalen, is het niet nodig om de massa van zijn molecuul te delen door de massa van het waterstofatoom. U hoeft alleen de relatieve atoommassa's van de elementen waaruit de stof bestaat op te tellen, rekening houdend met het aantal atomen, bijvoorbeeld:

Een chemische formule bevat belangrijke informatie over een stof. De formule C0 2 geeft bijvoorbeeld de volgende informatie weer:

Laten we de massafracties van de elementen koolstof en zuurstof in koolstofdioxide CO 2 berekenen.

Trefwoorden en woordgroepen

1. Chemische formule.
2. Indexen en coëfficiënten.
3. Relatieve atomaire massa (A r).
4. Relatief molecuulgewicht (M r).
5. Massafractie van een element in een stof.

Werken met computer

1. Zie hiervoor de elektronische aanvraag. Bestudeer het materiaal van de les en voltooi de voorgestelde taken.
2. Zoek op internet naar e-mailadressen die kunnen dienen als aanvullende bronnen die de inhoud van de trefwoorden en woordgroepen van de alinea onthullen. Bied de leraar je hulp aan bij het voorbereiden van een nieuwe les - maak een verslag over de belangrijkste woorden en zinnen van de volgende paragraaf.

Vragen en taken

1. Wat betekenen de vermeldingen: 3H; 2H20; 5O2?
2. Noteer de formule van sucrose als bekend is dat het molecuul twaalf koolstofatomen, tweeëntwintig waterstofatomen en elf zuurstofatomen bevat.
3. Noteer met behulp van figuur 2 de formules van de stoffen en bereken hun relatieve molecuulgewichten.
4. Welke vorm van bestaan ​​van het chemische element zuurstof komt overeen met elk van de volgende records: 3O; 5O2; 4CO2 ?
5. Waarom hebben de relatieve atoommassa van een element en de relatieve molecuulmassa van een stof geen meeteenheden?
6. In welke van de stoffen waarvan de formules SO 2 en SO 3 zijn, is de massafractie van zwavel groter? Ondersteun je antwoord met berekeningen.
7. Bereken de massafracties van elementen in salpeterzuur HNO 3 .
8. Geef een volledige karakterisering van glucose C 6 H 12 0 6 aan de hand van het voorbeeld van de beschrijving van kooldioxide CO 2.

Om de massa van een atoom te meten, wordt de relatieve atomaire massa gebruikt, die wordt uitgedrukt in atomaire massa-eenheden (a.m.u.). Het relatieve molecuulgewicht is de som van de relatieve atoommassa's van stoffen.

concepten

Om te begrijpen wat relatieve atomaire massa in de chemie is, moet worden begrepen dat de absolute massa van een atoom te klein is om in grammen te worden uitgedrukt, en nog meer in kilogram. Daarom wordt in de moderne chemie 1/12 van de massa koolstof beschouwd als een atomaire massa-eenheid (amu). De relatieve atomaire massa is gelijk aan de verhouding van de absolute massa tot 1/12 van de absolute massa koolstof. Met andere woorden, de relatieve massa geeft weer hoe vaak de massa van een atoom van een bepaalde stof groter is dan 1/12 van de massa van een koolstofatoom. De relatieve massa van stikstof is bijvoorbeeld 14, d.w.z. het stikstofatoom bevat 14 a. e. m. of 14 keer meer dan 1/12 van een koolstofatoom.

Rijst. 1. Atomen en moleculen.

Van alle elementen is waterstof de lichtste, de massa is 1 eenheid. De zwaarste atomen hebben een massa van 300 amu. eten.

Molecuulgewicht - een waarde die aangeeft hoe vaak de massa van een molecuul groter is dan 1/12 van de massa koolstof. Ook uitgedrukt in a. e. m. De massa van een molecuul bestaat uit de massa van atomen, daarom is het nodig om de massa's van de atomen van een stof te berekenen om de relatieve molecuulmassa te berekenen. Het relatieve molecuulgewicht van water is bijvoorbeeld 18. Deze waarde is de som van de relatieve atoommassa's van twee waterstofatomen (2) en één zuurstofatoom (16).

Rijst. 2. Koolstof in het periodiek systeem.

Zoals u kunt zien, hebben deze twee concepten verschillende gemeenschappelijke kenmerken:

• de relatieve atoom- en molecuulmassa's van een stof zijn dimensieloze grootheden;
• de relatieve atoommassa wordt aangeduid met A r , de molecuulmassa - M r ;
• de meeteenheid is in beide gevallen hetzelfde - a. eten.

De molaire en moleculaire massa vallen numeriek samen, maar verschillen in afmeting. Molaire massa is de verhouding van de massa van een stof tot het aantal mol. Het weerspiegelt de massa van één mol, wat gelijk is aan het getal van Avogadro, d.w.z. 6.02 ⋅ 10 23 . 1 mol water weegt bijvoorbeeld 18 g / mol en Mr (H 2 O) \u003d 18 a. em (18 keer zwaarder dan één atomaire massa-eenheid).

Hoe te berekenen

Om de relatieve atomaire massa wiskundig uit te drukken, moet worden bepaald dat 1/2 deel koolstof of één atomaire massa-eenheid gelijk is aan 1,66 - 10 - 24 g. Daarom is de formule voor de relatieve atomaire massa als volgt:

Een r (X) = m een ​​(X) / 1.66⋅10 −24 ,

waarbij m a de absolute atomaire massa van de stof is.

De relatieve atomaire massa van chemische elementen wordt aangegeven in het periodiek systeem van Mendelejev, dus het hoeft niet onafhankelijk te worden berekend bij het oplossen van problemen. Relatieve atoommassa's worden meestal afgerond op gehele getallen. De uitzondering is chloor. De massa van zijn atomen is 35,5.

Opgemerkt moet worden dat bij het berekenen van de relatieve atomaire massa van elementen met isotopen rekening wordt gehouden met hun gemiddelde waarde. De atomaire massa wordt in dit geval als volgt berekend:

EEN r = ΣA r,i n ik ,

waarbij A r,i de relatieve atomaire massa van isotopen is, n i het gehalte aan isotopen in natuurlijke mengsels.

Zuurstof heeft bijvoorbeeld drie isotopen - 16 O, 17 O, 18 O. Hun relatieve massa is 15,995, 16,999, 17,999 en hun gehalte in natuurlijke mengsels is respectievelijk 99,759%, 0,037%, 0,204%. Door de percentages te delen door 100 en de waarden te vervangen, krijgen we:

A r = 15.995 ∙ 0.99759 + 16.999 ∙ 0.00037 + 17.999 ∙ 0.00204 = 15.999 amu

Verwijzend naar het periodiek systeem, is het gemakkelijk om deze waarde in een zuurstofcel te vinden.

Rijst. 3. Periodiek systeem.

Relatief molecuulgewicht - de som van de massa's van de atomen van een stof:

Symboolindexen worden in aanmerking genomen bij het bepalen van de relatieve molecuulgewichtswaarde. De berekening van de massa van H 2 CO 3 is bijvoorbeeld als volgt:

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

Als men het relatieve molecuulgewicht kent, kan men de relatieve dichtheid van het ene gas uit het tweede berekenen, d.w.z. bepaal hoe vaak de ene gasvormige stof zwaarder is dan de andere. Hiervoor wordt de vergelijking D (y) x \u003d M r (x) / M r (y) gebruikt.

Wat hebben we geleerd?

Vanaf de les van groep 8 leerden we over de relatieve atomaire en moleculaire massa. 1/12 van de massa koolstof, gelijk aan 1,66⋅10 −24 g, wordt genomen als een eenheid van relatieve atomaire massa. Om de massa te berekenen, is het noodzakelijk om de absolute atomaire massa van een stof te delen door een atomaire massa-eenheid (a.m.u.). De waarde van de relatieve atomaire massa wordt aangegeven in het periodiek systeem van Mendelejev in elke cel van het element. Het molecuulgewicht van een stof is de som van de relatieve atoommassa's van de elementen.

Onderwerp quiz

Evaluatie rapporteren

Gemiddelde score: 4.6. Totaal aantal ontvangen beoordelingen: 177.

Een van de belangrijkste kenmerken van atomen is hun gewicht.

De absolute massa is de massa van een atoom, uitgedrukt in kilogram (gram).

De absolute massa van een atoom ( m een volume) is extreem klein. Een atoom van de lichte isotoop van waterstof (protium) heeft dus een massa van 1,66 · 10-27 kg.

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

een atoom van een van de zuurstofisotopen heeft een massa van 2,67 10-26 kg,

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

een atoom van de koolstofisotoop 12 C heeft een massa van 1,99 10 -26 kg,

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

In praktische berekeningen is het uiterst onhandig om dergelijke hoeveelheden te gebruiken. Daarom gebruiken ze meestal de waarden niet van de absolute massa's van atomen, maar de waarden relatieve atoommassa's.

Relatieve atomaire massa wordt aangegeven Ar, index r is de beginletter van het Engelse woord familielid, wat relatief betekent.

Als een eenheid voor het meten van de massa's van atomen en moleculen, atomaire massa-eenheid (a.m.u.).

Een atomaire massa-eenheid (a.m.u.) is 1/12 van de massa van een atoom van de koolstofisotoop 12 C, d.w.z.

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

De relatieve atomaire massa geeft aan hoe vaak de massa van een atoom van een bepaald element groter is dan 1/12 van de massa van een atoom van de koolstofisotoop 12 C, d.w.z. een atomaire massa-eenheid.

Relatieve atomaire massa is een dimensieloze grootheid, maar de aanduiding van de waarde ervan in atomaire massa-eenheden (a.m.u.) is toegestaan. Bijvoorbeeld:

De waarde van de relatieve atoommassa van het element waterstof is dus 1,001 of, afgerond,

Ar(H) ≈ 1 amu, en zuurstof - Ar(O) = 15.999 ≈ 16 amu.

De waarden van de relatieve atoommassa's van de elementen worden gegeven in het periodiek systeem van D.I. Mendelejev. Deze waarden zijn de gemiddelde waarde van de massa van een atoom van een element, rekening houdend met de isotopen van dit element in de natuur en hun aantal. Voor gewone berekeningen moeten afgeronde waarden van de relatieve atoommassa's van de elementen worden gebruikt. (zie tabel 4 van de bijlage).

Net als bij de concepten van de absolute massa van een atoom en de relatieve atomaire massa, kan men de concepten formuleren: de absolute massa van het molecuul en de relatieve molecuulmassa.

Absolute massa van een molecuul(m)mol. - de massa van een chemisch molecuul, uitgedrukt in kilogram (gram).

Relatief molecuulgewicht(Mr) (of gewoon molecuulgewicht) - de massa van een molecuul, uitgedrukt in atomaire massa-eenheden.

Als we de chemische formule van een verbinding kennen, kan men gemakkelijk de waarde van het molecuulgewicht bepalen, dat wordt gedefinieerd als de som van de waarden van de atoommassa's van alle elementen waaruit het molecuul van de stof bestaat.

Het relatieve molecuulgewicht van zwavelzuur Mr (H 2 SO 4) is bijvoorbeeld de som van twee relatieve atoommassa's van het waterstofelement, één relatieve atoommassa van het zwavelelement en vier relatieve atoommassa's van het zuurstofelement:

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

De waarde van het molecuulgewicht van zwavelzuur is dus 98 of 98 amu.

Molecuulgewicht (relatief molecuulgewicht) geeft aan hoe vaak de massa van een molecuul van een bepaalde stof groter is dan 1/12 van de massa van een koolstofatoom 12 C.

In het bovenstaande voorbeeld is het molecuulgewicht van zwavelzuur 98 amu, d.w.z. het zwavelzuurmolecuul heeft een massa die 98 keer groter is dan 1/12 van de massa van het koolstofatoom 12 C .

Atoom- en molecuulgewichten

BASIS CHEMISCHE CONCEPTEN EN WETTEN. TOTALE STOFFEN VAN STOFFEN

Chemie - de wetenschap van stoffen en hun transformaties

Substantie- een soort materie bestaande uit discrete deeltjes met een rustmassa (atomen, moleculen, ionen). De bestaanswijze van materie verkeer .

De fundamentele natuurwet is: wet van onverwoestbaarheid van materie en beweging resultaten wet van behoud van massa geopend door M. V. Lomonosov in 1748 en gepubliceerd in 1760: de massa van de stoffen die in de reactie zijn gekomen is gelijk aan de massa van de door de reactie gevormde stoffen.

Atoom-moleculaire doctrine

MV Lomonosov is ook de schepper van de atomaire en moleculaire doctrine, die hij in 1741 formuleerde.

De belangrijkste bepalingen van de atomaire en moleculaire doctrine:

1) Alle stoffen bestaan ​​uit moleculen waartussen gaten zitten. Molecuul - het kleinste deeltje van een stof dat zijn chemische eigenschappen heeft.

2) Moleculen zijn opgebouwd uit atomen die in bepaalde verhoudingen met elkaar verbonden zijn.

Atoom- het kleinste deeltje van een chemisch element in de samenstelling van eenvoudige en complexe stoffen, chemisch ondeelbaar.

3) Moleculen en atomen zijn continu in beweging.

4) Atomen worden gekenmerkt door een bepaalde massa en grootte.

5) Verschillende elementen komen overeen met verschillende atomen ( element is het type atoom).

6) Moleculen van eenvoudige stoffen bestaan ​​uit identieke atomen en moleculen van complexe stoffen bestaan ​​uit verschillende.

Wet van constantheid van compositie

De ontdekking van de wet van behoud van massa markeerde de overgang van de chemie naar kwantitatieve onderzoeksmethoden. De samenstelling van veel stoffen werd bestudeerd en in 1799-1807 werd de wet van de constantheid van de samenstelling vastgesteld. J. Proust : elke zuivere stof, ongeacht de productiemethoden en aanwezigheid in de natuur, heeft een constante kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling.

Wet van eenvoudige meervoudige verhoudingen

Uit de wet van de samenstellingsconstantie volgt dat wanneer een complexe stof wordt gevormd, de elementen met elkaar combineren in bepaalde gewichtsverhoudingen. Veel elementen kunnen in verschillende gewichtsverhoudingen met elkaar worden gecombineerd en in dit geval worden verschillende stoffen gevormd (CO, CO 2). In CO en CO 2, N 2 O, NO en NO 2 moleculen verandert de samenstelling in sprongen, en niet geleidelijk, wat wijst op een discrete structuur van de stof. Deze wet, bevestigd door ervaring, was het eerste bewijs werkelijkheid van het bestaan ​​van atomen.

Atoom- en molecuulgewichten

Atomen en moleculen hebben absolute massa's in de orde van grootte van 10–24–10–21 g, wat onhandig is om te vergelijken, dus gebruiken scheikundigen de relatieve massa's van atomen. Het concept van relatieve atomaire massa werd in 1803 geïntroduceerd door J. Dalton. Hij nam de massa van het lichtste atoom, waterstof, als een eenheid van massa. Momenteel wordt de massa van 1/12 van de massa van het koolstofatoom van de 12 C-isotoop, gelijk aan 1,66043 × 10-24 g, als standaard aanvaard.

Relatief atoom (MAAR r) gewicht laat zien hoe vaak een bepaald atoom zwaarder is dan 1/12 van de massa van een atoom van de koolstofisotoop 12 C.

De waarde gebruiken specifieke hitte, die gemakkelijk experimenteel kan worden bepaald ( de verhouding van de hoeveelheid warmte die wordt ontvangen of gegeven 1 g van een stof tot de overeenkomstige verandering in temperatuur) kunt u een geschatte waarde van de atomaire massa vinden. De uitzonderingen zijn lichte elementen, vooral niet-metalen, die een veel lagere warmtecapaciteit hebben (beryllium, boor, silicium, diamant).

Momenteel worden de atomaire massa's van elementen bepaald door massaspectroscopie. De massa's van atomen worden bepaald door de afwijking van het traject van hun ionen die in een magnetisch veld bewegen, aangezien de grootte van de afwijking afhangt van de verhouding van de massa van het ion tot zijn lading.

Relatief molecuulgewicht (M r) laat zien hoe vaak een bepaald molecuul zwaarder is dan 1/12 van de massa van een 12 C-atoom.

,

(1.4)

waar m m is de massa van het molecuul.