Masy atomowe i molekularne. Masa atomowa i cząsteczkowa (masa atomowa i cząsteczkowa)

Chemicy na całym świecie bardzo pięknie i zwięźle odzwierciedlają skład substancji prostych i złożonych w formie wzorów chemicznych. Wzory chemiczne są analogami słów zapisanych za pomocą liter - znaków pierwiastków chemicznych.

Użyjmy symboli chemicznych, aby wyrazić skład najpowszechniejszej substancji na Ziemi – wody. Cząsteczka wody zawiera dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Przetłumaczmy teraz to zdanie na wzór chemiczny, używając symboli chemicznych (wodór - H i tlen - O). Liczbę atomów we wzorze zapisujemy za pomocą indeksów - liczby poniżej po prawej stronie symbolu chemicznego (nie zapisano indeksu 1 dla tlenu): H 2 0 (czytaj „popiół-dwa-o”).

Wzory prostych substancji wodoru i tlenu, których cząsteczki składają się z dwóch identycznych atomów, są zapisane w następujący sposób: H 2 (czytaj „popiół-dwa”) i 0 2 (czytaj „o-dwa”) (ryc. 26 ).

Ryż. 26.
Modele cząsteczek i wzory tlenu, wodoru i wody

Aby odzwierciedlić liczbę cząsteczek, stosuje się współczynniki zapisane przed wzorami chemicznymi: na przykład wpis 2CO 2 (czytaj „dwa-ce-o-dwa”) oznacza dwie cząsteczki dwutlenku węgla, z których każda składa się z jednej atom węgla i dwa atomy tlenu.

Współczynniki zapisuje się podobnie, gdy wskazana jest liczba wolnych atomów pierwiastka chemicznego. Na przykład musimy zapisać wyrażenie: pięć atomów żelaza i siedem atomów tlenu. Zrób to w ten sposób: 5Fe i 7O.

Rozmiary cząsteczek, a tym bardziej atomów, są tak małe, że nie można ich zobaczyć nawet w najlepszych mikroskopach optycznych, co daje wzrost 5-6 tysięcy razy. Nie można ich zobaczyć w mikroskopach elektronowych, co daje wzrost 40 tysięcy razy. Naturalnie, pomijalnie mały rozmiar cząsteczek i atomów odpowiada ich znikomym masom. Naukowcy obliczyli na przykład, że masa atomu wodoru wynosi 0,000 000 000 000 000 000 000 001 674 g, co można przedstawić jako 1,674 10 -24 g, masa atomu tlenu wynosi 0,000 000 000 000 000 000 000 026 667 g, czyli 2, 6667 10 -23 g, masa atomu węgla wynosi 1,993 10 -23 g, a masa cząsteczki wody wynosi 3,002 10 -23 g.

Obliczmy, ile razy masa atomu tlenu jest większa od masy atomu wodoru, najlżejszego pierwiastka:

Podobnie masa atomu węgla jest 12 razy większa niż masa atomu wodoru:


Ryż. 27. Masa atomu węgla jest równa masie 12 atomów wodoru

Masa cząsteczki wody jest 18 razy większa niż masa atomu wodoru (ryc. 28). Wartości te pokazują, ile razy masa atomu danego pierwiastka chemicznego jest większa od masy atomu wodoru, czyli są względne.


Ryż. 27. Masa atomu wody jest równa masie 18 atomów wodoru

Obecnie fizycy i chemicy uważają, że względna masa atomowa pierwiastka to wartość pokazująca, ile razy masa jego atomu jest większa od 1/12 masy atomu węgla. Względna masa atomowa jest oznaczana jako Ar, gdzie r jest pierwszą literą angielskiego słowa względnego, co oznacza „względny”. Na przykład A r (0) = 16, ZA r (C) = 12, ZA r (H) = 1.

Każdy pierwiastek chemiczny ma swoją wartość względnej masy atomowej (ryc. 29). Wartości względnych mas atomowych pierwiastków chemicznych podano w odpowiadających im komórkach w tabeli D. I. Mendelejewa.

Ryż. 29.
Każdy pierwiastek ma swoją względną masę atomową.

Podobnie względną masę cząsteczkową substancji oznacza się przez M r, na przykład M r (H 2 0) \u003d 18.

Względna masa atomowa pierwiastka Ar i względna masa cząsteczkowa substancji M r to wielkości, które nie mają jednostek miary.

Aby poznać względną masę cząsteczkową substancji, nie trzeba dzielić masy jej cząsteczki przez masę atomu wodoru. Wystarczy dodać względne masy atomowe pierwiastków tworzących substancję, biorąc pod uwagę liczbę atomów, na przykład:

Wzór chemiczny zawiera ważne informacje o substancji. Na przykład formuła C0 2 pokazuje następujące informacje:

Obliczmy udziały masowe pierwiastków węgla i tlenu w dwutlenku węgla CO 2 .

Słowa kluczowe i frazy

  1. Wzór chemiczny.
  2. Wskaźniki i współczynniki.
  3. Względna masa atomowa (A r).
  4. Względna masa cząsteczkowa (Mr).
  5. Udział masowy pierwiastka w substancji.

Pracuj z komputerem

  1. Zapoznaj się z wnioskiem elektronicznym. Przestudiuj materiał lekcji i wykonaj sugerowane zadania.
  2. Poszukaj w Internecie adresów e-mail, które mogą posłużyć jako dodatkowe źródła ujawniające treść słów kluczowych i wyrażeń zawartych w akapicie. Zaoferuj nauczycielowi swoją pomoc w przygotowaniu nowej lekcji - sporządź raport na temat kluczowych słów i zwrotów z następnego akapitu.

Pytania i zadania

  1. Co oznaczają wpisy: 3H; 2H 2O; 5O2?
  2. Zapisz wzór sacharozy, jeśli wiadomo, że jej cząsteczka zawiera dwanaście atomów węgla, dwadzieścia dwa atomy wodoru i jedenaście atomów tlenu.
  3. Korzystając z rysunku 2, zapisz wzory substancji i oblicz ich względne masy cząsteczkowe.
  4. Która forma istnienia pierwiastka chemicznego tlen odpowiada każdemu z następujących zapisów: 3O; 5O2; 4CO2?
  5. Dlaczego względna masa atomowa pierwiastka i względna masa cząsteczkowa substancji nie mają jednostek miary?
  6. W której z substancji o wzorach SO 2 i SO 3 udział masowy siarki jest większy? Swoją odpowiedź poprzyj obliczeniami.
  7. Oblicz ułamki masowe pierwiastków w kwasie azotowym HNO 3 .
  8. Podaj pełną charakterystykę glukozy C 6 H 12 0 6 na przykładzie opisu dwutlenku węgla CO 2.

Do pomiaru masy atomu używa się względnej masy atomowej, którą wyraża się w jednostkach masy atomowej (a.m.u.). Względna masa cząsteczkowa jest sumą względnych mas atomowych substancji.

Koncepcje

Aby zrozumieć, czym jest względna masa atomowa w chemii, należy zrozumieć, że bezwzględna masa atomu jest zbyt mała, aby można ją było wyrazić w gramach, a tym bardziej w kilogramach. Dlatego we współczesnej chemii 1/12 masy węgla przyjmuje się jako jednostkę masy atomowej (amu). Względna masa atomowa jest równa stosunkowi masy bezwzględnej do 1/12 masy bezwzględnej węgla. Innymi słowy, masa względna odzwierciedla, ile razy masa atomu danej substancji przekracza 1/12 masy atomu węgla. Na przykład względna masa azotu wynosi 14, tj. atom azotu zawiera 14 a. e. m. lub 14 razy więcej niż 1/12 atomu węgla.

Ryż. 1. Atomy i cząsteczki.

Spośród wszystkich pierwiastków wodór jest najlżejszy, jego masa wynosi 1 jednostkę. Najcięższe atomy mają masę 300 amu. jeść.

Masa cząsteczkowa - wartość pokazująca, ile razy masa cząsteczki przekracza 1/12 masy węgla. Wyrażone także w A. e. m. Masa cząsteczki składa się z masy atomów, dlatego aby obliczyć względną masę cząsteczkową, konieczne jest dodanie mas atomów substancji. Na przykład względna masa cząsteczkowa wody wynosi 18. Wartość ta jest sumą względnych mas atomowych dwóch atomów wodoru (2) i jednego atomu tlenu (16).

Ryż. 2. Węgiel w układzie okresowym.

Jak widać, te dwa pojęcia mają kilka wspólnych cech:

  • względne masy atomowe i cząsteczkowe substancji są wielkościami bezwymiarowymi;
  • względną masę atomową oznacza się Ar, masę cząsteczkową – M r;
  • jednostka miary jest w obu przypadkach taka sama – a. jeść.

Masy molowe i cząsteczkowe pokrywają się liczbowo, ale różnią się wymiarem. Masa molowa to stosunek masy substancji do liczby moli. Odzwierciedla masę jednego mola, która jest równa liczbie Avogadra, tj. 6,02 ⋅ 10 23 . Na przykład 1 mol wody waży 18 g / mol, a M r (H 2 O) \u003d 18 a. e.m. (18 razy cięższy niż jedna jednostka masy atomowej).

Jak obliczyć

Aby matematycznie wyrazić względną masę atomową, należy ustalić, że 1/2 części węgla lub jedna jednostka masy atomowej równa się 1,66⋅10 −24 g. Dlatego wzór na względną masę atomową jest następujący:

ZA r (X) = m za (X) / 1,66⋅10 -24 ,

gdzie m a jest bezwzględną masą atomową substancji.

Względna masa atomowa pierwiastków chemicznych jest wskazana w układzie okresowym Mendelejewa, więc nie trzeba jej obliczać niezależnie przy rozwiązywaniu problemów. Względne masy atomowe są zwykle zaokrąglane do liczb całkowitych. Wyjątkiem jest chlor. Masa jego atomów wynosi 35,5.

Należy zauważyć, że przy obliczaniu względnej masy atomowej pierwiastków mających izotopy uwzględnia się ich średnią wartość. Masę atomową w tym przypadku oblicza się w następujący sposób:

ZA r = ΣA r,i n ja ,

gdzie Ar,i jest względną masą atomową izotopów, ni i jest zawartością izotopów w mieszaninach naturalnych.

Na przykład tlen ma trzy izotopy - 16 O, 17 O, 18 O. Ich względna masa wynosi 15,995, 16,999, 17,999, a ich zawartość w naturalnych mieszaninach wynosi odpowiednio 99,759%, 0,037%, 0,204%. Dzieląc procenty przez 100 i podstawiając wartości, otrzymujemy:

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

Odnosząc się do układu okresowego, łatwo jest znaleźć tę wartość w ogniwie tlenowym.

Ryż. 3. Układ okresowy.

Względna masa cząsteczkowa - suma mas atomów substancji:

Przy określaniu względnej wartości masy cząsteczkowej uwzględnia się wskaźniki symboliczne. Na przykład obliczenie masy H 2 CO 3 wygląda następująco:

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

Znając względną masę cząsteczkową, można obliczyć gęstość względną jednego gazu z drugiego, tj. określić, ile razy jedna substancja gazowa jest cięższa od drugiej. W tym celu stosuje się równanie D (y) x \u003d M r (x) / M r (y).

Czego się nauczyliśmy?

Z lekcji w ósmej klasie dowiedzieliśmy się o względnej masie atomowej i cząsteczkowej. Jednostką względnej masy atomowej jest 1/12 masy węgla, równa 1,66⋅10 −24 g. Aby obliczyć masę, należy podzielić bezwzględną masę atomową substancji przez jednostkę masy atomowej (a.m.u.) . Wartość względnej masy atomowej jest wskazana w układzie okresowym Mendelejewa w każdej komórce pierwiastka. Masa cząsteczkowa substancji jest sumą względnych mas atomowych pierwiastków.

Quiz tematyczny

Ocena raportu

Średnia ocena: 4.6. Łączna liczba otrzymanych ocen: 177.

Jedną z najważniejszych cech atomów jest ich waga.

Masa bezwzględna to masa atomu wyrażona w kilogramach (gramach).

Bezwzględna masa atomu ( M objętość) jest bardzo mała. Zatem atom lekkiego izotopu wodoru (protium) ma masę 1,66 · 10–27 kg.

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

atom jednego z izotopów tlenu ma masę 2,67·10–26 kg,

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

atom izotopu węgla 12 C ma masę 1,99 · 10 -26 kg,

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

W praktycznych obliczeniach stosowanie takich wielkości jest wyjątkowo niewygodne. Dlatego zwykle używają wartości nie absolutnych mas atomów, ale wartości względne masy atomowe.

Oznacza się względną masę atomową Ar, indeks r jest pierwszą literą angielskiego słowa względny, co oznacza względny.

Jako jednostka miary mas atomów i cząsteczek, jednostka masy atomowej (a.m.u.).

Jednostka masy atomowej (a.m.u.) to 1/12 masy atomu izotopu węgla 12 C, tj.

rano == 1,99 10 -26 kg = 1,99 10 -23 g.

Względna masa atomowa pokazuje, ile razy masa atomu danego pierwiastka jest większa niż 1/12 masy atomu izotopu węgla 12 C, czyli jednostki masy atomowej.

Względna masa atomowa jest wielkością bezwymiarową, ale dopuszczalne jest określenie jej wartości w jednostkach masy atomowej (a.m.u.). Na przykład:

Zatem wartość względnej masy atomowej pierwiastka wodoru wynosi 1,001 lub, zaokrąglona,

Ar(H) ≈ 1 amu, a tlen - Ar(O) = 15,999 ≈ 16 amu.

Wartości względnych mas atomowych pierwiastków podane są w układzie okresowym D.I. Mendelejew. Wartości te są średnią wartością masy atomu pierwiastka, biorąc pod uwagę istniejące w przyrodzie izotopy tego pierwiastka i ich liczbę. Do zwykłych obliczeń należy stosować zaokrąglone wartości względnych mas atomowych pierwiastków. (patrz tabela 4 w załączniku).

Podobnie jak pojęcia masy bezwzględnej atomu i względnej masy atomowej, można formułować pojęcia bezwzględna masa cząsteczki i względna masa cząsteczkowa.

Bezwzględna masa cząsteczki(m) mol. - masa cząsteczki chemicznej wyrażona w kilogramach (gramach).

Względna masa cząsteczkowa(MR) (lub po prostu masa cząsteczkowa) - masa cząsteczki wyrażona w atomowych jednostkach masy.

Znając wzór chemiczny związku, można łatwo określić wartość jego masy cząsteczkowej, którą definiuje się jako sumę wartości mas atomowych wszystkich pierwiastków tworzących cząsteczkę substancji.

Na przykład względna masa cząsteczkowa kwasu siarkowego Mr(H 2 SO 4) będzie sumą dwóch względnych mas atomowych pierwiastka wodorowego, jednej względnej masy atomowej pierwiastka siarki i czterech względnych mas atomowych pierwiastka tlenu:

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

Zatem wartość masy cząsteczkowej kwasu siarkowego wynosi 98 lub 98 amu.

Masa cząsteczkowa (względna masa cząsteczkowa) pokazuje, ile razy masa cząsteczki danej substancji jest większa niż 1/12 masy atomu węgla 12 C.

W powyższym przykładzie masa cząsteczkowa kwasu siarkowego wynosi 98 amu, czyli masa kwasu siarkowego jest 98 razy większa niż 1/12 masy atomu węgla 12 C .

Masy atomowe i molekularne

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE. ŁĄCZNE STANY SUBSTANCJI

Chemia - nauka o substancjach i ich przemianach

Substancja- rodzaj materii składającej się z dyskretnych cząstek o masie spoczynkowej (atomy, cząsteczki, jony). Sposób istnienia materii ruch .

Podstawowym prawem natury jest prawo niezniszczalności materii i ruchu wyniki Prawo zachowania masy otwarte przez M.V. Łomonosowa w 1748 r. i opublikowanych w 1760 r.: masa substancji, które weszły w reakcję, jest równa masie substancji powstałych w wyniku reakcji.

Doktryna atomowo-molekularna

M.V. Łomonosow jest także twórcą doktryny atomowej i molekularnej, którą sformułował w 1741 r.

Główne postanowienia doktryny atomowej i molekularnej:

1) Wszystkie substancje składają się z cząsteczek, pomiędzy którymi znajdują się luki. Cząsteczka - najmniejsza cząsteczka substancji, która ma swoje właściwości chemiczne.

2) Cząsteczki składają się z atomów połączonych ze sobą w określonych proporcjach.

Atom- najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego w składzie substancji prostych i złożonych, chemicznie niepodzielna.

3) Cząsteczki i atomy są w ciągłym ruchu.

4) Atomy charakteryzują się określoną masą i rozmiarem.

5) Różne pierwiastki odpowiadają różnym atomom ( element jest rodzajem atomu).

6) Cząsteczki prostych substancji składają się z identycznych atomów, a cząsteczki substancji złożonych składają się z różnych.

Prawo stałości składu

Odkrycie prawa zachowania masy oznaczało przejście chemii do ilościowych metod badawczych. Zbadano skład wielu substancji i w latach 1799-1807 ustanowiono prawo stałości składu. J. Prousta : każda czysta substancja, niezależnie od metod jej wytwarzania i obecności w przyrodzie, ma stały skład jakościowy i ilościowy.

Prawo prostych stosunków wielokrotnych

Z prawa stałości składu wynika, że ​​gdy tworzy się substancja złożona, pierwiastki łączą się ze sobą w określonych proporcjach wagowych. Wiele pierwiastków może łączyć się ze sobą w kilku różnych proporcjach wagowych i w tym przypadku powstają różne substancje (CO, CO 2). W cząsteczkach CO i CO 2, N 2 O, NO i NO 2 skład zmienia się skokowo, a nie stopniowo, co wskazuje na dyskretną strukturę substancji. To prawo, potwierdzone doświadczeniem, było pierwszym dowodem rzeczywistość istnienia atomów.

Masy atomowe i molekularne

Atomy i cząsteczki mają masy bezwzględne rzędu 10–24–10–21 g, co jest niewygodne do porównania, dlatego chemicy posługują się masami względnymi atomów. Pojęcie względnej masy atomowej wprowadził J. Dalton w 1803 roku. Jako jednostkę masy przyjął masę najlżejszego atomu, wodoru. Obecnie za normę przyjmuje się masę 1/12 masy atomu węgla izotopu 12C, równą 1,66043 × 10 -24 g.

Względny atomowy (A R) waga pokazuje, ile razy dany atom jest cięższy od 1/12 masy atomu izotopu węgla 12 C.

Używając wartości ciepło właściwe, co można łatwo wyznaczyć eksperymentalnie ( stosunek ilości ciepła otrzymanego lub oddanego 1 g substancji do odpowiedniej zmiany temperatury) możesz znaleźć przybliżoną wartość masy atomowej. Wyjątkiem są pierwiastki lekkie, zwłaszcza niemetale, które mają znacznie niższą pojemność cieplną (beryl, bor, krzem, diament).

Obecnie masy atomowe pierwiastków określa się metodą spektroskopii mas. Masy atomów są określone przez odchylenie trajektorii ich jonów poruszających się w polu magnetycznym, ponieważ wielkość odchylenia zależy od stosunku masy jonu do jego ładunku.

Względna masa cząsteczkowa (M r) pokazuje, ile razy dana cząsteczka jest cięższa od 1/12 masy atomu 12C.

, (1.4)

Gdzie M m jest masą cząsteczki.